Kdybyste se vrátili o 30 let, svět by byl úplně jiný. Jediné známé planety byly planety sluneční soustavy. Netušili jsme, co je temná energie. Nebyly tam žádné vesmírné dalekohledy. Gravitační vlny byly nepotvrzenou teorií. Ještě jsme neobjevili všechny kvarky a leptony, nikdo nevěděl, jestli existuje Higgsův boson. Nevěděli jsme ani, jak rychle se vesmír rozšiřuje. V roce 2018, o generaci později, jsme značně prohloubili naše znalosti v těchto věcech a také jsme provedli zcela neočekávané objevy. Co bude dál?
Co vědci plánují dělat dál?
Velký shluk galaxií Abell 2744 a jeho účinek gravitačních čoček na pozadí galaxií, v souladu s Einsteinovou obecnou teorií relativity, protahování a zvětšování světla vzdáleného vesmíru, což nám umožňuje vidět nejvzdálenější objekty.
Celý svět musel pracovat pro tuto revoluci. Dalekohledy, observatoře, urychlovače částic, neutrinové detektory a experimenty gravitačních vln se nacházejí po celém světě, na všech sedmi kontinentech a dokonce i ve vesmíru. IceCube na jižním pólu, Hubble, Herschel a Kepler ve vesmíru, LIGO a VIRGO hledající gravitační vlny, LHC a CERN - všechny tyto objevy byly umožněny prací tisíců vědců, techniků, studentů a občanů, neúnavně řešících tajemství Vesmír. S tím vším je důležité si uvědomit, jak daleko jsme se dostali: rozumíme vesmíru lépe než kterákoli osoba předchozí generace, od Newtonu a Einsteina po Feynmana. Mohli o tom jen snít. Co bude dál?
Po aktualizaci LHC magnetu se spouštěcí energie téměř zdvojnásobila. Budoucí aktualizace zvýší počet kolizí za sekundu a umožní načíst ještě více dat.
Fyzika částic
Propagační video:
Během několika posledních let jsme objevili Higgsův boson, neutrinovou masivitu a zlomení T-symetrie. LHC a CERN jsou v plném proudu a shromažďují data při vysokých energiích. Mezitím IceCube a Pierre Auger Observatory měří neutrina, včetně vysokoenergetických a kosmických neutrin, jako nikdy předtím. Budoucí observatoře neutrina jako IceCube Gen2 (s desetinásobným zvýšením objemu srážek) a ANTARES (detektor s deset miliony tun mořské vody) znamenají, že uvidíme desetinásobné zvýšení množství dat získaných v těchto experimentech a nakonec uvidíme neutrina z nových prasat nebo fúze neutronových hvězd.
Observatoř IceCube, první svého druhu neutrinová observatoř, určená k pozorování nepolapitelných vysokoenergetických částic zpod antarktického ledu.
Nepodceňujte význam upgradů pro probíhající experimenty. Zejména LHC shromáždil pouze 2% údajů, které měl během své životnosti shromažďovat. Mezitím je možné vytvořit nová experimentální zařízení, jako je International Linear Collider, příští generace protonových srážek, nebo dokonce (pokud se objeví technologie) relativistický muonový srážka, což nám umožní dosáhnout nových hranic v porozumění fyzice základních částic. Úžasný čas na život.
Letecký pohled na detektor gravitačních vln VIRGO v blízkosti Pisy v Itálii. VIRGO - je to obří Michelsonův laserový interferometr s 3 km zbraněmi, doplněný dvěma 4 km LIGO detektory.
Gravitační vlny
Po desítkách let práce na mnoha komponentách éra gravitační vlnové astronomie nejenže přišla, ale úspěšně pokračuje. V současné době observatoře LIGO a VIRGO objevily celkem pět fúzí černých děr a jednoho sloučení neutronových hvězd, přičemž některé aktualizace slibují, že budou ještě citlivější. To znamená, že při příští práci budou moci zachytit ještě jemnější a vzdálenější signály. V následujících letech budou v Indii fungovat detektory KAGRA a LIGO, čímž se otevře možnost ještě přesnějších měření gravitačních vln. Na obzoru mohou být také gravitační vlny Supernovy, blikání pulsarů, fúze binárních hvězd a dokonce i absorpce neutronových hvězd černými dírami.
LISA očima umělce.
LIGO však nejen hledá gravitační vlny! Ve 30. letech 20. století bude spuštěna laserová interferometrická kosmická anténa LISA (Laser Interferometer Space Antenna), která nám umožní najít gravitační vlny supermasivních černých děr i vlny objektů s nízkou frekvencí. Na rozdíl od LIGO nám signály LISA umožní předvídat, kdy a kde dojde ke sloučení, takže naše optické dalekohledy jsou připraveny zachytit takovou významnou událost. Měření polarizace kosmického mikrovlnného pozadí zvýrazní zbytkové gravitační vlny po nafouknutí a další signály gravitačních vln, které se nahromadily po miliardy let. Toto je zcela nová oblast vědeckého výzkumu.
Hubble Ultra Deep Field, obsahující 10 000 galaxií, z nichž některé jsou shluknuty a zmačkané dohromady, je nejhlubším pohledem na vesmír, který máme, ukazuje jeho neuvěřitelný rozsah od nejbližších struktur k těm, jejichž světlo k nám přichází více než 13 miliard let. A to je jen začátek.
Astronomie a astrofyzika
Kde začíná vše nové v astronomii? Jako by naše běžecké mise nebyly dostatečně velkolepé. Experimenty pozemní, vzdušné a kosmické jsou neustále aktualizovány, doplněny novými, výkonnějšími nástroji; zahajujeme nové mise do vesmíru. Nedávno zahájené mise jako Swift, NuSTAR, NICER a CREAM nám otevřou nové okno, abychom udělali vše od energetických kosmických paprsků po střeva neutronových hvězd. Nástroj HIRMES v příštím roce díky plachtění na palubě SOFIA ukáže, jak se disky disků protostarů mění na nafouklé, baculaté hvězdy. TESS, který bude spuštěn koncem letošního roku, bude hledat potenciálně obyvatelné planety Země poblíž nejjasnějších a nejbližších hvězd na obloze.
V roce 2020 bude spuštěn nástroj IXPE, který nám umožní měřit rentgenové paprsky a jejich polarizaci a poskytne nám nové informace o kosmických rentgenových paprskách a nejhustších a nejhustějších objektech (jako jsou supermasivní černé díry) ve vesmíru. GUSTO, které bylo spuštěno v horkovzdušném balónu na dlouhé vzdálenosti nad Arktidou, nám umožní studovat Mléčnou dráhu a mezihvězdné médium, vyprávět nám o fázích života hvězdy, od narození po smrt. XARM a ATHENA by měly revolucionalizovat rentgenovou astronomii tím, že nám řeknou o tvorbě struktur, proudech vycházejících z galaktického centra a v budoucnu dokonce osvětlují temnou hmotu. Mezitím nám EUCLID poskytne měření vzdáleného vesmíru a umožní nám vidět tisíce supernov.
A to vše bez mluvení o hlavních misích NASA, jako je James Webb Space Telescope, WFIRST nebo čtyři kandidáti na hlavní misi NASA v roce 2030. Zjistěte, který z potenciálně obydlených světů má atmosféru a změřte jeho obsah; určit, jaké stavební kameny života jsou přítomny v molekulárních mracích a najít nejvzdálenější galaxie; Nalezení úplně prvních hvězd vytvořených z plynu Velkého třesku ke studiu jejich vzniku a růstu - všechny tyto mise mohou pomoci odpovědět na hlavní filozofické otázky o tom, odkud náš vesmír pochází a proč je takový, jaký je.
Současně se na zemi staví masivní dalekohledy. Velký dalekohled Synoptic Survey Telescope spojí ambice SDSS a Pan-STARRS, aby jejich dalekohledy byly 20krát výkonnější. Square Kilometer Array slibuje rádiovým astronomům, aby objevili tisíce nových černých děr a možná i zdroje, které ještě neznáme. Stavíme také dalekohledy třídy 30 metrů, jako jsou GMT a ELT, které mohou sbírat 100krát více světla než Hubble. Tajemství vesmíru nám budou odhalena.
To je samozřejmě jen špičkou ledovce. Každá vědecká oblast, každá podoblast má vlastní řadu zajímavých experimentů a návrhů, a ani zde uvedený seznam není ani zdaleka úplný, nezahrnuje ani planetární vědecké mise. A i když kosmické agentury mají finanční potíže, tisíce a tisíce lidí na těchto misích pracují - plánují, navrhují, staví a řídí je a poté analyzují výsledky. Když hledáte základní pravdu o vesmíru, zkuste odpovědět na tyto otázky:
- Z čeho je vesmír vyroben?
- Jak se všechno kolem tebe stalo tak, jak se stalo?
- Existuje vedle nás život ve vesmíru?
- Jaký bude konečný osud všeho?
Jak řekl Thomas Zarbukhen NASA o současných a budoucích misích jako Hubble, James Webb, WFIRST a další: „Prostřednictvím těchto stěžejních misí chápeme, proč zkoumáme vesmír. Toto je věda v civilizovaném měřítku. Kdybychom to neudělali, nebyli bychom NASA. “
A nejen NASA, ale národní a mezinárodní organizace, které spolupracují, nám umožňují hledat odpovědi na otázky, na které jsme se ani před generací nemohli zeptat. Když se odhalí tajemství vesmíru, vyvolávají hlubší a zásadnější otázky o našem původu, složení a osudu. Toto je nejlepší čas na objevování, protože vesmír se jen zesvětluje.
Ilya Khel