Астрономия

Есть ли у астрономов представление о том, какой процент звезд нашей галактики движется по ретроградным орбитам?

Есть ли у астрономов представление о том, какой процент звезд нашей галактики движется по ретроградным орбитам?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Недавно я заметил, что ни одна из планет нашей солнечной системы не вращается вокруг Солнца в ретроградном направлении. Вероятно, это потому, что они сформировались, двигаясь в том же направлении, что и диск планеты по отношению к Солнцу.

Есть ли звезды, которые движутся ретроградно к вращению галактики Млечный Путь? Если да, то где они сконцентрированы и почему?


Около двух третей из 100 миллиардов звезд Млечного Пути находятся в диске, и все они движутся по прямым орбитам. Большая часть оставшейся трети находится в центральной выпуклости в форме футбольного мяча, и хотя их орбиты более разнообразны, в среднем они также прямые. Несколько процентов звезд нашей галактики занимают обширный сферический ореол. Они движутся по случайно распределенным орбитам - соответственно, половина прямые и половина ретроградные.

Источник: Есть ли у астрономов представление о том, какой процент звезд нашей галактики движется по ретроградным орбитам?

И хотя формирование дисковых галактик - сложный процесс, который еще не до конца изучен, причина того, что почти все звезды движутся по одним и тем же (прямым) орбитам, заключается в сохранении углового момента, когда гравитационная сила притягивает газовые облака, чтобы они собирались вместе. Это тот же механизм, который отвечает за вращение планет вокруг звезды в одном направлении.


Галактики

Люди наблюдали за космическими путешествиями нашей собственной галактики Млечный Путь в небе в течение тысяч лет, но очень немногие когда-либо знали или понимали огромный размер и количество существующих галактик.

Галактики - это огромные пространства газа, пыли, темной материи и от миллиона до триллионов звезд. Все в галактике связано гравитацией. Каждая звезда в галактике - это солнце, и в каждой галактике есть тысячи солнечных систем.

Идея галактик слишком сложна для нашего понимания, особенно потому, что ученые находят тысячи галактик во Вселенной.

Чтобы дать вам представление о невероятных размерах: мы живем в галактике Млечный Путь, и наше Солнце - только одна из примерно 100-400 миллиардов звезд в нашей галактике.

Галактики находятся в постоянном движении, и на их форму могут влиять их соседние галактики, и они могут даже врезаться в них при столкновении, создавая совершенно новые галактики.

Когда галактики движутся во Вселенной, они пересекают путь других галактик, и когда они сталкиваются, газы объединяются и направляются к центру, что, в свою очередь, вызывает быстрое звездообразование.

Почти все большие галактики имеют сверхмассивную черную дыру в центре, и ученые-планетологи считают, что черные дыры могут иметь какое-то отношение к образованию галактики.

В нашей галактике Млечный Путь есть сверхмассивная черная дыра, получившая название «Стрелец A *», и ее масса составляет 4 миллиона солнц.

Исследование, проведенное в 2016 году, привело к оценке, что наблюдаемая Вселенная насчитывает 2 триллиона галактик! Это будет 2 миллиона миллионов! По мере того, как ученые продолжают исследования нашей и других галактик, они обнаруживают, что некоторые из них очень похожи на нашу галактику Млечный Путь, а некоторые совсем другие.


Вполне возможно: мы уже сделали карту

По состоянию на сентябрь у нас есть довольно точная карта нашей галактики.

Измеряя параллаксы далеких объектов, мы знаем относительное расположение около 400 миллионов звезд.

Спутник, который собирал эту информацию, названный Gaia, также обнаружил миллиарды других потенциальных объектов. Большинство, если не все записанные данные, включая карту, необходимую вашему персонажу для сравнения, открыты для публики.

После некоторого сравнения должно быть ясно, является ли найденный файл точным или нет.

Подход Zxyrra к сравнению с общедоступной доверенной картой имеет недостаток: человек, подделывающий карту, мог загрузить ту же карту, с которой вы сравниваете, а затем добавить планеты, создав эти данные. Все данные, имеющиеся на обеих картах, будут одинаковыми. Это было бы довольно очевидно (разные карты должны нет быть точно таким же, наверняка в обоих есть ошибки). Более умный фальсификатор, конечно, внесет некоторые ошибки и немного сдвинет элементы в пределах шкалы ошибок и т. Д. Конечно, все это нужно будет делать с помощью компьютеров - не то чтобы вы могли взглянуть на две карты галактики и сказать, если они такие же. Так что и фальшивомонетчик, и особенно проверяющий должны обладать навыками.

Проверка на подделку, по сути, предполагает перехитрить фальсификатора: найти некоторую подпись, оставленную алгоритмом, который фальсификатор использовал для создания новых данных.

Есть другой, более простой способ, который не требует перехитрить фальсификатора: подождите. Астрономы обычно объявляют о вновь открытых планетах. Вы можете проверять новые открытия по своей карте - любые, которые согласуются с вашей картой и произошли после того, как вы загрузили карту, являются доказательством того, что карта верна, любое несогласие с вашей картой свидетельствует о том, что это не так (или, по крайней мере, является неполным).

Найдите на карте объект, который неизвестен, но находится в пределах возможностей обнаружения лучших телескопов, но не других. Укажите на это один.

Поскольку у больших телескопов есть хорошие записи о том, куда они были направлены, вы можете исключить предшествующие человеческие знания.

Хотя это не доказывает, что карта точна, но доказывает, что она имеет инопланетное происхождение.


На это потребовались века, но теперь мы знаем размер Вселенной

«Давайте рассуждать о Вселенной». Это приглашение, которое американский астроном Харлоу Шепли дал аудитории в Вашингтоне, округ Колумбия, в 1920 году. Он принимал участие в так называемых Больших дебатах с коллегой-ученым Хибером Кертисом о масштабах Вселенной.

Шепли считал, что наша галактика Млечный Путь имеет диаметр 300 000 световых лет. По последним данным, это на самом деле в три раза больше, но его измерения были довольно хорошими для того времени. В частности, он рассчитал в целом правильные пропорциональные расстояния в пределах Млечного Пути - например, положение нашего Солнца относительно центра галактики.

Однако в начале 20 века 300 000 световых лет казались многим современникам Шепли почти абсурдно большой цифрой. И идея о том, что другие спиральные галактики, похожие на Млечный Путь & ndash, которые можно увидеть в телескопы & ndash, были столь же большими, была диковинной.

Действительно, сам Шепли считал, что Млечный Путь должен быть исключительным. «Даже если спирали звездные, они несопоставимы по размеру с нашей звездной системой», - сказал он своим слушателям.

Кертис не согласился. Он правильно считал, что существует множество других галактик размером с нашу, разбросанных по всей Вселенной. Но что интересно, его отправной точкой было убеждение, что Млечный Путь намного меньше, чем рассчитывал Шепли. Согласно расчетам, которые использовал Кертис, Млечный Путь был всего в 30 000 световых лет в диаметре - или, примерно в три раза меньше, чем по современным измерениям.

В три раза больше, в три раза меньше - когда мы говорим о таких огромных расстояниях, понятно, что астрономы, ведущие дискуссии почти столетие назад, могли немного ошибиться в своих числах.

Сегодня мы достаточно уверены, что Млечный Путь, вероятно, составляет от 100 000 до 150 000 световых лет в поперечнике. Наблюдаемая Вселенная, конечно, намного больше. Согласно современным представлениям, его диаметр составляет около 93 миллиардов световых лет. Как мы можем быть так уверены? И как мы вообще смогли сделать такие измерения прямо здесь, на Земле?

С тех пор, как Коперник утверждал, что Земля не является центром Солнечной системы, кажется, что нам всегда было трудно переписать наши предубеждения о том, что такое Вселенная & ndash и особенно, насколько она может быть большой. Даже сегодня, как мы увидим, мы собираем новые доказательства того, что вся Вселенная может быть намного больше, чем некоторые недавно думали.

Кейтлин Кейси, астроном из Техасского университета в Остине, изучает Вселенную в том виде, в каком мы ее знаем. Как она отмечает, астрономы разработали гениальный набор инструментов и измерительных систем для расчета не только расстояния от Земли до других тел в нашей Солнечной системе, но и расстояний между галактиками и пути к краю наблюдаемой Вселенной.

Согласно расчетам, которые использовал Кертис, Млечный Путь был всего в 30 000 световых лет в диаметре.

Шаги к измерению всего этого известны как «лестница космических расстояний». Нам достаточно легко попасть на первую ступеньку лестницы, и в наши дни здесь используются современные технологии.

«Мы можем просто отразить радиоволны от соседних планет Солнечной системы, таких как Венера и Марс, и измерить время, необходимое этим волнам, чтобы вернуться на Землю», - говорит Кейси. «Это дает нам очень точное измерение».

Большие радиотелескопы, такие как Аресибо в Пуэрто-Рико, могут выполнять такого рода работу - но они также могут делать даже больше. Аресибо, например, может обнаруживать астероиды, летающие вокруг Солнечной системы, и даже создавать их изображения на основе того, как радиоволны отражаются от поверхности астероида.

Но использовать радиоволны для измерения расстояний за пределами нашей Солнечной системы непрактично. Следующая ступенька на лестнице космических расстояний - это измерение параллакса.

Это то, что мы делаем все время, даже не осознавая. Люди, как и многие животные, интуитивно распознают расстояние между собой и объектами благодаря тому, что у нас два глаза.

Если вы держите объект перед собой & ndash произнесите свою руку & ndash и посмотрите на него одним открытым глазом, а затем переключитесь на использование только другого глаза, вы увидите, что ваша рука слегка смещается в сторону. Это называется параллаксом. Разницу между этими двумя наблюдениями можно использовать для определения расстояния до рассматриваемого объекта.

На таком расстоянии мы все еще далеки от края нашей собственной галактики.

Наш мозг делает это естественным образом, используя информацию обоих наших глаз, а астрономы делают то же самое с ближайшими звездами, за исключением того, что они используют разные сенсоры: телескопы.

Представьте, что у вас есть два глаза, парящие в космосе по обе стороны от нашего Солнца. Благодаря орбите Земли это именно то, что у нас есть, и с помощью этого метода мы можем наблюдать смещение звезд относительно объектов на заднем плане.

«Мы измеряем положение звезд на небе, скажем, в январе, и мы ждем шесть месяцев и измеряем те же самые звезды в июле, когда мы находимся на противоположной стороне Солнца», - говорит Кейси.

Однако есть точка, в которой объекты находятся так далеко - около 100 световых лет & ndash, что наблюдаемое смещение слишком мало, чтобы обеспечить полезный расчет. На таком расстоянии мы все еще далеки от края нашей собственной галактики.

Звезды главной последовательности, когда они используются для этого анализа, считаются одним типом "стандартной свечи".

Следующим шагом является техника, называемая «подгонка главной последовательности». Он основан на наших знаниях о том, как звезды определенного размера, известные как звезды главной последовательности, со временем эволюционируют.

Во-первых, они меняют цвет, постепенно становясь краснее с возрастом. Точно измеряя их цвет и яркость, а затем сравнивая это с тем, что известно о расстоянии до ближайших звезд главной последовательности, измеряемых по параллаксу, мы можем оценить положение этих более далеких звезд.

В основе этих расчетов лежит принцип, согласно которому звезды одинаковой массы и возраста казались бы одинаково яркими, если бы они находились на одинаковом расстоянии от нас. Поскольку часто это не так, мы можем использовать разницу в этих измерениях, чтобы определить, насколько далеко они на самом деле находятся.

Звезды главной последовательности, когда они используются для этого анализа, считаются одним типом «стандартной свечи» & ndash, что означает тело, величину (или яркость) которого мы можем вычислить математически. Эти свечи разбросаны по космосу, предсказуемо освещая Вселенную. Но звезды главной последовательности - не единственные примеры.

Это понимание того, как яркость соотносится с расстоянием, очень важно для определения расстояния до более далеких объектов - например, звезд в других галактиках. Однако аппроксимация главной последовательности там не сработает, потому что свет от тех звезд & ndash, которые находятся на расстоянии миллионов световых лет, если не больше & ndash, трудно проанализировать с точностью.

Наблюдая за тем, насколько он кажется нам ярким, они могут рассчитать расстояние до него.

Но еще в 1908 году ученая по имени Генриетта Суон Ливитт из Гарварда сделала фантастическое открытие, которое помогло нам измерить такие колоссальные расстояния. Свон Ливитт понял, что существует особый класс звезд, называемый переменными цефеид.

«Она сделала это наблюдение, что определенный тип звезд меняет свою яркость со временем, и изменение яркости, пульсации этих звезд напрямую связаны с их внутренней яркостью», - говорит Кейси.

Другими словами, более яркая цефеида будет «пульсировать» медленнее (фактически, в течение многих дней), чем более тусклая цефеида. Поскольку астрономы могут относительно легко измерить пульс цефеиды, они могут предсказать, насколько яркой будет звезда. Затем, наблюдая, насколько ярким он кажется нам на самом деле, они могут рассчитать расстояние до него.

В принципе, это похоже на подход к подгонке по главной последовательности, в котором яркость снова является ключевым фактором. Но главное - расстояние можно измерить по-разному. И чем больше у нас способов измерения расстояний, тем лучше мы сможем понять истинный масштаб нашего космического двора.

В начале 1920-х годов Эдвин Хаббл обнаружил переменные цефеиды в соседней галактике Андромеды и обнаружил, что она находится на расстоянии чуть менее миллиона световых лет от нас.

Есть еще одна особенность Вселенной, которая может помочь нам измерить действительно экстремальные расстояния.

Сегодня наша лучшая оценка состоит в том, что галактика находится на расстоянии 2,54 миллиона световых лет от нас. Но это не стыдно за измерения Хаббла. Фактически, мы все еще пытаемся оценить расстояние до Андромеды. Число 2,54 миллиона световых лет на самом деле является средним результатом нескольких недавних расчетов.

Это тот момент, когда даже сейчас масштабы Вселенной продолжают поражать наши умы. Мы можем делать очень хорошие оценки, но на самом деле чрезвычайно трудно измерить расстояния между галактиками с высокой точностью. Вселенная действительно такая большая. И это еще не все.

Хаббл также измерил яркость взрывающихся белых карликов и сверхновых типа 1A. Их можно увидеть в довольно далеких галактиках, находящихся на расстоянии миллиардов световых лет.

Поскольку яркость этих взрывов поддается расчету, мы можем определить, как далеко они находятся, точно так же, как мы можем с переменными цефеид. Таким образом, сверхновые типа 1A и переменные цефеиды являются дополнительными примерами того, что астрономы называют стандартными свечами.

Но есть еще одна особенность Вселенной, которая может помочь нам измерить действительно экстремальные расстояния. Это называется красным смещением.

Если скорая помощь или полицейская машина, включающая сирену, когда-либо проезжала мимо вас на улице, вы наверняка знакомы с эффектом Доплера. Когда скорая помощь приближается к вам, сирена кажется высокой, а затем, когда она проходит мимо вас и удаляется, она снова падает.

По мере расширения Вселенной каждая галактика удаляется от других.

То же самое происходит со световыми волнами, но в более мелком масштабе. Мы можем обнаружить это изменение, анализируя спектр света от далеких тел. В этом спектре будут темные линии, потому что некоторые определенные цвета поглощаются элементами внутри и вокруг источника света, например, на поверхности звезд.

Чем дальше от нас находятся объекты, тем ближе к красному краю спектра будут смещаться эти линии. Это не только потому, что объекты находятся далеко, но и потому, что они фактически удаляются от нас со временем благодаря расширению Вселенной. И увидеть красное смещение в свете далеких галактик - один из способов доказать, что Вселенная действительно расширяется.

«Это все равно, что поставить точки на поверхности воздушного шара - каждая представляет собой галактику - и затем взорвать воздушный шар», - говорит Картик Шет, ученый-программист НАСА. По мере того, как воздушный шар расширяется, расстояние между точками на его поверхности увеличивается. «По мере расширения Вселенной каждая галактика удаляется от других».

«В принципе, волна обычно будет иметь ту частоту, на которой она излучается, но теперь вы растягиваете само пространство-время, поэтому волна выглядит длиннее».

Свет пришел к нам из галактик, возраст которых составляет 13,8 миллиарда лет.

Чем быстрее эта галактика удаляется от нас, тем дальше она должна быть & ndash и тем более смещенным в красную сторону будет ее свет, когда мы проанализируем ее здесь, на Земле. Опять же, именно Эдвин Хаббл обнаружил пропорциональную зависимость между его цефеидами в далеких галактиках и тем, насколько свет от этих галактик был смещен в красную сторону.

Теперь идет большой ключ к нашей загадке. Свет с самым красным смещением, который мы можем обнаружить в наблюдаемой Вселенной, предполагает, что свет дошел до нас из галактик, возраст которых составляет 13,8 миллиарда лет.

Поскольку это самый старый свет, который мы обнаружили, это также дает нам возможность измерить возраст самой Вселенной.

Но в течение последних 13,8 миллиарда лет Вселенная постоянно расширялась & ndash- и поначалу делала это очень быстро. Принимая это во внимание, астрономы пришли к выводу, что галактики, расположенные прямо на краю наблюдаемой Вселенной, свету которой потребовалось 13,8 миллиарда лет, чтобы достичь нас, теперь должны находиться на расстоянии 46,5 миллиардов световых лет.

Одна из возможностей состоит в том, что где-то некоторые из наших расчетов не совсем верны.

Это наше лучшее измерение радиуса наблюдаемой Вселенной. Удвоение, конечно, дает диаметр: 93 миллиарда световых лет.

Эта цифра основана на многих других измерениях и научных данных и является кульминацией многовековой работы. Но, как отмечает Кейси, это все еще немного грубо.

Во-первых, учитывая сложность некоторых из старейших галактик, которые мы можем обнаружить, неясно, как они смогли сформироваться так быстро после Большого взрыва. Одна из возможностей состоит в том, что где-то некоторые из наших расчетов не совсем верны.

«Если одна из ступеней лестницы космических расстояний смещена на 10%, то все отключается на 10%, потому что они полагаются друг на друга», - говорит Кейси.

Вся Вселенная примерно в 250 раз больше наблюдаемой Вселенной.

И где все становится по-настоящему сложным, это когда мы пытаемся думать о Вселенной за пределами наблюдаемого. Как бы «вся» Вселенная. В зависимости от того, какую теорию формы Вселенной вы предпочитаете, вся Вселенная может быть конечной или бесконечной.

Недавно Мигран Варданян и его коллеги из Оксфордского университета в Великобритании проанализировали известные данные об объектах в наблюдаемой Вселенной, чтобы увидеть, могут ли они что-нибудь выяснить о форме всей Вселенной.

В результате после использования компьютерных алгоритмов для поиска значимых закономерностей в данных была получена новая оценка. Вся Вселенная как минимум в 250 раз больше наблюдаемой Вселенной.

Мы никогда не сможем увидеть эти более далекие регионы. Тем не менее, сама по себе наблюдаемая Вселенная должна быть достаточно большой для большинства людей. Действительно, для таких ученых, как Кейси и Шет, он остается постоянным источником восхищения.

Мы даже не находимся в центре нашей Солнечной системы или в центре нашей галактики.

«Все, что мы узнали о Вселенной - насколько она велика, обо всех удивительных объектах, которые в ней - & ndash мы делаем это, просто собирая эти фотоны света, которые прошли миллионы и миллионы световых лет только для того, чтобы прийти и умереть. наши детекторы, наши камеры или радиотелескопы, - говорит Шет.

«Это довольно унизительно, - говорит Кейси. «Астрономия научила нас, что мы не центр Вселенной, мы даже не находимся в центре нашей Солнечной системы или в центре нашей галактики».

Однажды мы могли бы физически путешествовать во Вселенную вокруг нас гораздо дальше, чем мы до сих пор мечтали. А пока нам остается только смотреть. Но просто глядя, мы можем заблудиться довольно далеко.

Присоединяйтесь к более чем пяти миллионам поклонников BBC Earth, поставив нам лайк на Facebook или подписавшись на нас в Twitter и Instagram.


В нашей галактике может быть 36 инопланетных цивилизаций

Сколько разумных инопланетных цивилизаций скрывается среди сотен миллиардов звезд Млечного Пути? Согласно исследованию, опубликованному 15 июня в The Astrophysical Journal, ответ - 36.

Как исследователи пришли к этому числу? Сделав новый удар по загадке про охоту на инопланетян, известной как уравнение Дрейка, десятилетней давности. Названная в честь астронома Фрэнка Дрейка, который дебютировал с уравнением в 1961 году, головоломка пытается угадать вероятное количество инопланетных цивилизаций в нашей галактике на основе таких переменных, как средняя скорость звездообразования, процент звезд, образующих планеты, и гораздо меньшего размера. процент планет, на которых есть все необходимое для жизни. Большинство этих переменных все еще неизвестны, но авторы нового исследования попытались решить их с помощью самой последней доступной информации о звездообразовании и экзопланетах.

Их результат? В Млечном Пути ровно 36 планет, на которых может существовать разумная жизнь, подобная земной. Но даже если исследователи зафиксируют все эти неизвестные переменные, пройдет еще некоторое время, прежде чем мы встретим одного из наших соседей по разведке, предполагая, что цивилизации равномерно распределены по всей галактике, ближайшая из которых находится в 17000 световых годах от Земли.


Шеннон Стирон | Лонгриды | Октябрь 2020 | 16 минут (4288 слов)

Когда мне было 8 лет, я заметил атлас на книжной полке в моей комнате. Я только начал собирать большие книги по искусству из семейных походов в музей, но это была первая книга ненормального размера в моем распоряжении - она ​​была такой странной формы, что ее страницы проливались через край полки. Однажды я изо всех сил стряхнул его с книжного шкафа. Я растянулся на полу в спальне и начал просматривать длинные страницы. Должно быть, это было из & # 821750-х или & # 821760-х. Пахло старым, но явно это была книга, о которой заботились на протяжении многих лет. Его страницы представляли собой смесь пастельных тонов, настолько головокружительных и сложных: как розовый отделялся от светло-зеленого, а тончайшие синие реки текли по страницам. Когда я стал достаточно взрослым, чтобы читать, мой дедушка начал церемонно дарить мне книги со своих полок.

Один за другим, каждый раз, когда я видел его, часть его библиотеки становилась моей. Он объездил весь мир и знал, насколько это может изменить человека. И всякий раз, когда я приходил к нему в гости, я просматривал книги на нижних полках и водил пальцами по корешкам, как колеса автомобиля по лежачим полицейским, каждая обложка которого пожелтела от многих лет его сигаретного дыма и постоянного чтения. Как только я и эта книга были официально представлены, я начал регулярно встречаться с атласом. Каждый день я лежал на животе, а затем сидел, скрестив ноги, сгорбившись, над страницами и водил пальцами по африканским рекам - Нилу, Лимпопо, я ездил во Францию ​​или Чили. Я пытался произнести «Чехословакия» и многие другие длинные слова, которые приводили меня в восторг. На каждый горный хребет, на каждый водоем, на каждый большой город я бы смотрел с тоской, задаваясь вопросом, когда однажды, когда я стану старше, сколько из этих таинственных мест я увижу собственными глазами. Моя страсть к путешествиям росла по мере того, как я рос. Было так много всего, что нужно было исследовать, вокруг моего маленького дома в Лос-Анджелесе было так много места. Я так многого не знал.

С тех пор, как мы существуем, люди пытались понять себя в контексте своего физического местоположения. Конечно, мы ассоциируем ценность и идентичность с тем, откуда мы родом, где мы живем, и даже во многих случаях с тем, куда мы идем. Одна из старейших карт мира, зарегистрированных в истории человечества, относится к Месопотамии VII или VI века. Imago Mundi - это простая глиняная табличка, вырезанная клинописью. Его восемь разделов описывают регион вокруг реки Евфрат в Вавилоне. Но это гораздо больше, чем просто физическое представление о том, где жили вавилоняне. Евфрат окружен кругом, который символизирует океан или «горькую реку». Участки за пределами кругового океана называются «нагу» или отдаленные области, некоторые из которых также упоминаются в вавилонском эпосе о Гильгамеше. Эта взаимосвязь между частями карты показывает нам, что древние вавилоняне пытались поместить себя и свое местоположение в более неизведанные области, недоступные для их понимания. К этому времени человеческие цивилизации потратили много лет на изучение звезд и планет и отметку движения этих объектов в небе. Но Imago Mundi - это наша первая запись карты нашего непосредственного окружения. «Это действительно уникальный текст, потому что у нас есть много описаний мира, но у нас нет его рисунков», - говорит ассирийский ученый доктор Мудхи ар-Рашид. «У нас есть чертежи зданий, планы зданий и тому подобное, но это не попытка объяснить мир визуально», - говорит она. «Есть рисунки звезд, есть звездные карты, но нет карт мира».

Два ножничных подъемника с людьми, привязанными к металлическим перилам, по бокам телескопа. Есть утечка нефти рядом с тем местом, где должны перемещаться 5000 роботов, и они не могут смотреть на галактики, если есть утечка нефти. Я посетил 4-метровый телескоп Mayall в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне в очень обычный рабочий день в сентябре 2019 года. Подъем на гору начался четко, других машин не было видно. Существует длинное узкое шоссе, ведущее прямо к горе, с двумя полосами движения, которые пересекают центр национальной резервации Тохоно О'Э217одхам. Сначала я мог различить зелень кустов и деревьев, а также слои скал, сложенные вместе, как неаполитанское мороженое с рябью молочного шоколада, розовато-коричневым и белым. Эти объекты сформировались в триасовый период, около 200 миллионов лет назад.

С каждой минутой подъема на 6883 фута становилось все более непрозрачным - я ехал в облако. Когда я припарковался и вышел из машины, ветер сбил меня с машины, а когда я посмотрел вверх и уставился на купол, я не смог увидеть вершину. На высоте 18 этажей купол, в котором находился 4-метровый Mayall, исчез в небе.

Команда Китт Пик почти закончила установку прибора DESI, который будет искать во Вселенной темную энергию - неуловимую силу, ответственную за расширение нашей Вселенной наружу со скоростью в десятки тысяч миль в секунду - если быть точным, 70 километров в секунду на мегапарсек. . DESI, спектроскопический прибор темной энергии, был присоединен к телескопу для официального поиска галактик в первые дни 2020 года. 22 октября 2019 года они открыли двойные двери купола, и телескоп получил свой первый официальный свет в рамках миссии DESI. официально началось. Их цель амбициозная - сделать максимально подробную трехмерную карту Вселенной. Они сделают это, оглянувшись назад на 11 миллиардов лет назад, когда Вселенная была очень молодой, галактики только начинали формироваться, а содержимое Вселенной располагалось гораздо ближе друг к другу.

Тысячелетиями люди взбирались на горы и пересекали реки, чтобы создавать карты, чтобы понять свое место в контексте вещей. В каком-то смысле эта трехмерная карта вселенной - последняя карта, которую могут составить люди. Конечно, это не последняя карта Вселенной, но мы проследили границы суши, отметили реки и океаны, страны и виды. Мы нанесли на карту Марс, Луну, Солнечную систему и даже нашу галактику. Это означает, что остается только одно, что нужно понять таким символическим образом, - это целостность космоса.

Начните чтение на выходных, получая лучшие лонгриды за неделю на ваш почтовый ящик каждую пятницу днем.

DESI - это конгломерат из 500 000 частей, движущихся в синхронном балете. 5 000 оптоволоконных кабелей собраны в трубках, которые проходят на 40 футов от верха телескопа до низа. Эти нити из чистого стекла тонкие, как прядь волос, и служат проводниками света. В верхней части телескопа все 5000 нитей разветвляются, и каждый отдельный кабель будет привязан к отдельной галактике. Каждые 20 минут команда будет направлять телескоп на новый участок неба, в то время как каждый из 5000 кабелей привязан к другой галактике. Каждому роботу требуется всего несколько секунд, чтобы сделать-си-до и повернуться к новому объекту. В среднем за ночь команда рассчитывает собрать свет от 150 000 различных галактик и редко будет смотреть на одну и ту же галактику дважды. Хотя это может показаться пугающим, сложным элементом DESI является не отображение почти 40 миллионов галактик за пять лет, а 5 000 миниатюрных роботов, которые перемещают каждую отдельную волосковую прядь внутри телескопа. «Это очень сложный инструмент, - говорит Майкл Леви, директор DESI. «У него полмиллиона движущихся частей». Подобно тому, как работают сложные внутренние механизмы часов, 5000 роботов DESI настолько малы, что если что-то пойдет не так каждый раз, когда они переключаются, это может поставить под угрозу всю операцию и сбой в сборе данных.

Мы нанесли на карту Марс, Луну, Солнечную систему и даже нашу галактику. Это означает, что остается только одно, что нужно понять таким символическим образом, и это целостность космоса.

5000 глаз DESI проведут пять лет, глядя в прошлое на древний свет, чтобы лучше понять историю Вселенной. Собрав эти данные, они смогут расшифровать путь света через пустоту. Хотя у нас пока нет функционирующих DeLoreans, у нас есть телескопы, а телескопы - это машины реального времени. Легко забыть, что изображения, которые мы видим в космосе, никогда не происходят из настоящего - что свету потребовались миллиарды или миллионы лет, чтобы достичь нас. Когда мы изучаем глубокий космос, мы изучаем прошлое, объекты такими, какими они были когда-то, а не такими, как сейчас. Мы делаем это, изучая фотоны. Фотон - одна из самых легких частиц во Вселенной, которая отвечает за то, что мы знаем как свет, и они играют жизненно важную роль в том, как DESI поможет нам понять темную энергию и расширение Вселенной.

Поскольку этот свет достигает нас так долго, у каждого фотона есть своя история о том, откуда он пришел и где он был. Эти фотоны провели миллиарды и миллиарды лет, путешествуя по космосу, чтобы добраться до Земли, но когда они попадают в зеркало телескопа Мейолла, их путешествие еще не совсем завершено. Когда свет входит в каждый стекловолоконный кабель, он проходит по длине телескопа через каждую отдельную стеклянную нить еще на 40 футов и через белый кафельный пол в комнату, в которой находится 10 идентичных спектрографов. Инструменты будут разбивать свет на части, как машина для сортировки почты, только с помощью спектра света от каждой галактики. В зависимости от истории каждого отдельного набора фотонов, он будет отображаться в инструменте как с красным, так и с синим смещением. As light travels, the colors within the spectrum appear at different wavelengths — if an object is moving toward us its light is crunched and appears toward the blue part of the spectrum, whereas if an object is moving away, the light is stretched out and appears red. After traveling many billions of years, the journey of the light from all 40 million galaxies will end in a clean room inside of a dome on a mountaintop in Tucson, Arizona.

After traveling many billions of years, the journey of the light from all 40 million galaxies will end in a clean room inside of a dome on a mountaintop in Tucson, Arizona.

In 1929 astronomer Edwin Hubble was studying the light spectra of galaxies and announced that his observations showed that many galaxies were redshifting — they were in fact moving away from us. But what he’d actually discovered was the expansion of the universe. Those galaxies weren’t just speeding away on their own, the very fabric of space-time itself was ballooning outward. He didn’t believe this was evidence of expansion it would take another 70 years before scientists realized that not only was the universe expanding –– the expansion was speeding up.

Nearly a decade before Hubble took to the telescope, Albert Einstein proposed a theory called the Cosmological Constant in tandem with his theory of general relativity. The idea being that the universe was a static place and the density remained constant. When Einstein saw Hubble’s news about the redshifting galaxies he threw this theory away, except Einstein was sort of right, go figure. The universe is not a static place — we know it’s expanding rapidly, but the density in the universe по-прежнему remains constant. Think of it like this, imagine you’re in your living room with a table and TV and some books and a cup of coffee. Now imagine if that room began to expand like a balloon and got bigger and bigger. The objects in your living room would not increase in density — they are what they are. This is the same with our universe, as it balloons out the density remains the same, hence, your cup of coffee is the cosmological constant.

This was a tricky thing for astronomers to accept for the longest time because there is много of matter in the universe. And because of gravity we know that matter clumps together, so shouldn’t the universe be contracting? Newer estimates by astronomers say that there could be up to two trillion galaxies in the universe which are made up of two types of matter. The matter made of “normal” things like you and me and your cat and desk and iPhone — represents only 5 percent of the matter in the universe. Dark matter, which we cannot see, is about 25 percent. That is a lot of mass, and a lot of mass that is gravitationally attracted to each other however despite this unfathomable amount of material and density, it is no match for the dominating force in the universe which accounts for 70 percent of everything in existence — dark energy. Ninety five percent of the universe is made of things we cannot see and have no real understanding of. It’s fair to say at this point in history that we and our 5 percent are not “normal” matter –– we are the real anomalies in this universe.

It’s fair to say at this point in history that we and our 5 percent are not ‘normal’ matter –– we are the real anomalies in this universe.

The name dark energy is born out of ignorance — we call it dark because scientists simply cannot see it and they don’t really have any idea what it is. Well, they have some ideas. “The simplest understanding is that it’s a thing called the cosmological constant,” says Dr. Risa Wechsler, an astrophysicist and professor at Stanford University. “This would mean essentially it’s a property of space itself, which is a constant over all space and time.” This is conveniently also the only way Einstein’s density theory works. Score one for the current working model. But it’s a bit of a Catch 22 — the more space there is, the more dark energy there is and the more the universe expands. Therefore the more the universe expands the more space there is and thus more dark energy. “We are at a very interesting stage right now in cosmology,” says Wechsler. “We have had what is essentially a standard cosmological model for the past 20 years. That model is basically still working but there are starting to be some signs that it’s breaking. And I think right now we’re in the stage where we don’t know whether things are going to go away when the data gets better or whether when the data gets better, we’re going to see a real sign that the model doesn’t work anymore.”

The survey data from DESI may show that the current understanding of the universe is wrong — this would not be the first time this happened. At least we know that dark energy is not a particle like dark matter. Some scientists think it could be another dimension leaking into our universe. But more than likely, it might be space itself. This would mean that space wasn’t actually empty, we just can’t see what it really is. But so what does “space itself mean?” We have no idea.

Given how new to the planet humans are on the grand scale, we’ve figured out quite a lot about the cosmos. We know the Earth is about 4 billion years old, we know that 13.8 billion years ago there was nothing and then there was everything. We know absolutely nothing about the first one ten millionth of a trillionth of a trillion of a trillionth of a second but after that we have the timeline worked out to minutes. Very shortly after the universe came into existence it inflated like a balloon and very quickly spread the matter around. But this inflation was brief and the universe continued to expand but not accelerate. So everything is fine, stars are being formed and eventually galaxies begin to coalesce and then galaxies huddled together and made galaxy clusters, and the objects in the version of the universe we know were born. So here is where things get weird.

All of this matter was gravitationally pulled toward each other, just as you’d expect matter to behave. As a result of all of this matter clumping together, the expansion of the universe замедленный вниз. But then suddenly around seven billion years ago, the expansion started to speed up and it’s only gotten faster since. Sometime between 11 billion years and seven billion years ago, dark energy turned on and began dominating the universe. For a sense of scale at how fast this expansion is going –– our universe came into existence 13.8 billion years ago. Without dark energy and expansion, the diameter of the universe would then be 13.8 billion light years wide, but, we делать have dark energy and because of this expansion the observable universe is now 91.32 billion light years across.

We count on member support to bring you thought-provoking reported features. Please consider a one-time, or — better yet — a recurring annual or monthly contribution. Every bit helps!

Many scientists around the world, both on the DESI team and elsewhere, are desperately trying to understand why this shift suddenly happened. Why did dark energy suddenly turn on? All we know right now is that dark energy is winning.

Today’s task was to rebalance the telescope. Because the DESI cables are so heavy, they’ve thrown the balance of the scope out of whack. I stood with David Sprayberry, my host and onsite manager of the project, while his team strapped themselves into harnesses on a floor elevator 18 stories up. Men my dad’s age slipped their legs into something fit for a person working on the outside of the Empire State Building. Some of these technicians have been working on the telescope since it was built over 40 years ago and have watched it turn over to different scientific endeavors, DESI being the newest. They banter back and forth about their weekend plans and who is starting the elevator and are they all strapped in? Don’t wanna die today! Up they go.

To balance the telescope they have to carry trays of solid lead weights the size of envelopes up into its belly. Two by two they would screw on each weight and then test it, then add more weight to certain spots and test it again. They were just weeks away from collecting what astronomers call “first light.” The lucky first object of DESI’s gaze would be a spiral galaxy called Triangulum, 2.7 million light years away. This particular galaxy has been studied so much over the years that its spectra is very well known, making it a sort of galactic calibrator.

There’s so much laughter despite the mundane part of this work. So here we are, scissor lifts and lead weights on a quest to understand the most mysterious force in the universe. They should all have shirts on that say “Team Heat Death” but I am not in charge.

Before they started to fix the balance issue, we climbed down a thin metal ladder and into the center of the telescope directly below the mirror. At four meters, twice the size of the Hubble Space telescope mirror, the Mayall might be a bit older but it’s a serious telescope, which is good because it has a serious job to do.

The inscriptions on the Imago Mundi map describe some basic features — where the sun rises, where the mountains are. But then there is a line that refers to the four quadrants on the map as “The four quadrants of the entire universe.” A fact they could not have known, but it still remains true that the boundary of the universe is limited by what we can see, even today.

Finally, the last paragraph of writing on the Imago Mundi is a poignant ending, “In all eight ‘regions’ of the four shores (kibrati) of the ea[rth …], their interior no-one knows.” Ancient Babylonians were limited in their knowledge of what existed beyond the mountains to the East –– while they knew the underworld was in one direction and a group of people that were enemies in another. The Babylonians were limited in their scope of understanding, and while our knowledge has grown exponentially, we are in many ways still in the same position –– looking up and out and wondering what lies beyond ourselves.

The Babylonians were limited in their scope of understanding, and while our knowledge has grown exponentially, we are in many ways still in the same position –– looking up and out and wondering what lies beyond ourselves.

For DESI this might seem a bit absurd, making a map of a universe that is constantly changing, forever expanding. There is something striking and a bit ironic about creating a map of a boundary that is constantly moving away from us, like attempting to map grains of sand on a beach while the tide continues to roll in. The “edge” of our universe will continue to expand until everything is gone. But this map of the universe is almost more about understanding our past than our future. In this case, in order to know where we are going, we must first know where we have been.

DESI’s project director Michael Levy likens it to a space MRI. “It’s a little like medicine when they switched from x-rays, which were inherently two dimensional, to MRIs where you could take slices of the body.” DESI will serve a similar purpose but for space, “we will now have time slices or distance slices of the universe.”

By collecting data and slicing the light into periods of time, it will allow scientists to reconstruct the history of the universe. Eventually once the survey is completed we will be able to examine deep astronomical time the same way geologists have used fossils and minerals to tell the story of the Earth. Instruments like DESI allow us to breach the laws of physics. In this case by looking back in time, we can deduce what will happen in the future, even as far forward as the end of the universe.

We use our location as a way to think about our identity. In the case of the cosmos the timescale is well beyond our very short lifetimes or even beyond our comprehension. Some of the answers to these questions won’t be solved while we are still here but will be left to the incoming generations and the truth is there are questions that will simply be passed on and never answered. The quest might seem a bit nonsensical. Why does it matter when or how the universe began? Why does it matter when or how it ends? It matters for the same reason your locations throughout your life carry context for who you are. We exist on a timeline together — we pop into existence and then one day we stop. It matters for the same reason one of the first questions you learn to ask in another language is, “where are you from?” To know where you are at any given time is a frame of reference in which to measure your life in some way and in many ways those locations, those slices of time, hold a great deal of meaning.

To know where you are at any given time is a frame of reference in which to measure your life in some way and in many ways those locations, those slices of time, hold a great deal of meaning.

Before leaving we stopped inside the main office where people pick up keys for their dorms. Many folks were sleeping during the day as astronomers have a tendency to do. A cork board at least 30 years old is hanging from a wall covered in very old sun-faded cartoon clippings from newspapers that all have something to do with astronomy. At the very bottom is a black and white Ziggy cartoon with torn, frayed edges. It shows a person staring into a telescope, and it says, “I read that the universe is racing away from the Earth at over 15,000 miles per second! I wonder if it knows something we don’t.”

I left the telescope and DESI team around 4:00 p.m. that day and by the time I left the dome, the clouds had burned off and I could see all of Kitt Peak. Each ridge had clusters of telescopes all with their own quests for different answers, all of which lied overhead. I could see the roads snaking through the valley below –– I could finally see where I was.

One day, googols and googols of years after you and I have died, the universe will end. Just like us, it is currently in the process of its death. It is expanding outward at unfathomable speeds, so much so that eventually all matter in the universe will begin to separate, growing further and further apart. As a result of this expansion the universe and all the matter in it will cool off until everything is the same temperature. This is one of the most popular theories for the end of the universe called the Heat Death — literally the death of heat. Over time, stars will die, galaxies and their solar systems, globular clusters and everything we’ve ever known will get consumed by black holes — the last things to exist in this universe. Eventually the matter inside of those black holes will evaporate until there is nothing left. (If you could move forward in time when the only thing left were black holes, where average temperatures hover just a fraction of a degree over absolute zero, you would be the hottest thing in existence. The radiation emitted from your body would glow hotter than anything else.) This goes far beyond Sagan’s pale blue dot — everything we’ve ever known will be gone, every human ever born and died, every person we’ve ever loved, every work of art, every book, every planet, every galaxy, every star, every atom that was ever created will cease to be.

Meanwhile, you and I are going about our days on an average rocky planet in just one of trillions of solar systems. Our planet orbits around an average star that moves around the third arm of the Milky Way galaxy, local group Virgo supercluster in an ancient universe that is moving ever outward. Where are we? The answer is always changing.

Shannon Stirone is a writer living in the Bay Area. She covers space exploration, science and culture. Her work has appeared in the New York Times, the Washington Post, Rolling Stone and elsewhere.


How Do We Know Dark Energy Exists?

I’ve talked about how astronomers know that dark matter exists. Even though they can’t see it, they detect it through the effect its gravity has on light. Dark matter accounts for 27% of the Universe, dark energy accounts for 68% of the Universe. And again, astronomers really have no idea what what it is, only that they’re pretty sure it does exist. 95% of the nature of the Universe is a complete and total mystery. We just have no idea what this stuff is.

So this time around, lets focus on dark energy. Back in the late 90s, astronomers wanted to calculate once and for all if the Universe was open or closed. In other words, they wanted to calculate the rate of expansion of the Universe now and then compare this rate to its expansion in the past. In order to answer this question, they searched the skies for a special type of supernova known as a Type 1a.

While most supernovae are just massive stars, Type 1a are white dwarf stars that exist in a binary system. The white dwarf siphons material off of its binary partner, and when it reaches 1.6 times the mass of the Sun, it explodes. The trick is that these always explode with roughly the same amount of energy. So if you measure the brightness of a Type 1a supernova, you know roughly how far away it is.

Astronomers assumed the expansion was slowing down. But the question was, how fast was it slowing down? Would it slow to a halt and maybe even reverse direction? So, what did they discover?

In the immortal words of Isaac Asimov, “the most exciting phrase to hear in science, the one that heralds new discoveries, is not ‘Eureka’, but ‘That’s Funny’” Instead of finding that the expansion of the Universe was slowing down, they discovered that it’s speeding up. That’s like trying to calculate how quickly apples fall from trees and finding that they actually fly off into the sky, faster and faster.

Since this amazing, Nobel prize winning discovery, astronomers have used several other methods to verify this mind-bending reality of the Universe. NASA’s Wilkinson Microwave Anisotropy Probe studied the Cosmic Microwave Background Radiation of the Universe for 7 years, and put the amount of dark energy at 72.8% of the Universe. ESA’s Planck spacecraft performed an even more careful analysis and pegged that number at 68.3% of the Universe.

Einstein Lecturing. (Ferdinand Schmutzer, Public Domain)

Astronomers know that dark energy exists. There are multiple lines of evidence. But as with dark matter, they have absolutely no clue what it is. Einstein described an idea he called the cosmological constant. It was a way to explain a static Universe that really should be expanding or contracting. Once astronomers figured out the Universe was actually expanding, he threw the idea out.

Hey, not so fast there “Einstein”. Maybe just one of the features of space itself is that it pushes stuff away. And the more space there is, the more outward pressure you get. Perhaps from virtual particles popping in and out of existence in the vacuum of space.

Another possibility is a phenomenon called Quintessence, a negative energy field that pervades the entire Universe. Yes, that sounds totally woo-woo, thanks Universe, Deepak Chopra crazy talk, but it might explain the repulsive force that makes up most of the Universe. And there are other theories, which are even more exotic. But mostly likely it’s something that physicists haven’t even thought of yet.

So, how do we know dark energy exists? Distant supernovae are a lot further away from each other than they should be if the expansion of the Universe was slowing down. Nobody has any idea what it is, it’s a mystery, and there’s nothing wrong with a mystery. In fact, for me, it’s one of the most exciting ideas in space and astronomy.


Dual Interpretations: Milky Way's Outer Fringe of Stars Sparks Disagreement

It's well known that the Milky Way is a spiral galaxy, a swirl of stars in an extended, many-armed disk . But the structure of the galaxy is far from two-dimensional. Above and below those familiar spiral arms is a lesser-known feature, a spherical swarm of stars that makes up a halo around the disk.

For decades the presence of the halo has prodded astronomers to ask big questions about its nature: How is it structured? How do stars in the halo compare with disk stars such as our sun, or to stars elsewhere in the halo? And just how did the halo get there? In recent years a group of astronomers has suggested an answer to some of those big questions by drawing on a large telescopic survey of the sky.

The halo, they have concluded, is composed of at least two distinct populations of stars, with different chemical makeups and different orbits. One group of stars, dubbed the inner halo, generally orbits closer to the galactic center, and its members tend to contain more heavy elements such as iron than do stars farther out. (Halo stars as a whole are depleted in these heavy elements, relative to stars in the galactic disk.) Stars of the outer halo occupy somewhat wider orbits around the galactic center, contain lower levels of heavy elements, and—unlike the inner halo—tend to follow retrograde orbits, circling the Milky Way in a direction counter to the rotation of the galactic disk.

"We don't think it's just one halo," says Timothy Beers, an astronomer at the National Optical Astronomy Observatory and Michigan State University, who was lead author on a recent study in Астрофизический журнал. Beers, Daniela Carollo of Macquarie University in Australia and their colleagues based their analysis on data from the Sloan Digital Sky Survey , a long-running telescopic campaign based at Apache Point Observatory in New Mexico. "We advocate the position that we are looking at a minimum of a dual halo," he says.

As the Milky Way built up by accretion of smaller galaxies, the inner and outer halo would represent two different epochs of galactic assembly. "We actually think that the formation scenario was something you could describe as a multiphase assembly," Beers says. The inner halo would represent the remnants of relatively massive dwarf galaxies, which coalesced early on. Lighter-weight galaxies would have attached themselves later on in a very gradual agglomeration to form the outer halo.

The inner and outer halo are not cleanly divided, but the differences in how the two populations move could aid astronomers in finding extremely primitive stars, which contain primarily hydrogen and helium. Those were the raw materials for the first generation of stars, early in the history of the universe subsequent generations contained heavier elements that were fused in stellar cores and supernovae and then released into interstellar space. "Knowing that you have this dichotomy helps direct us to finding these interesting low-metallicity stars," Beers says. Outer-halo stars could be identified for detailed study by their distinctive motions on the sky. "Those are the ones that tell the story of how the universe built its elements," Beers says.

But not everyone agrees that the facts support the dual-halo interpretation. "I have a very relaxed opinion about single halos, dual halos, multiple halos," says astrophysicist Ralph Schönrich, a NASA Hubble Fellow at The Ohio State University. "I don't mind any idea of a dual halo. It's just that I don't see any evidence for it."

Schönrich and his colleagues published a 2011 paper, "On the Alleged Duality of the Galactic Halo." In typical fashion for astrophysics, where drafts of research papers often appear online months before going to press in peer-reviewed journals, the back-and-forth between Beers's group and Schönrich's has taken a dizzying, seemingly time-bending course, in which one paper refuted another that had not yet been published.

First Beers, Carollo and their colleagues published two studies, in 2007 and 2010, arguing for the dual nature of the halo. Then, later in 2010, Schönrich and his co-authors posted their rebuttal on arXiv.org, a preprint server in wide use by astronomers and physicists. Beers and his group responded on the arXiv in 2011 with the analysis that eventually appeared in Астрофизический журнал. But by the time that that study went to press, Schönrich’s team had already published its updated rebuttal in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, including a response to the Beers group's as-yet unpublished rejoinder to the initial draft of the rebuttal. The final, published version of the Beers paper, in turn, takes aim at the final, published version of the Schönrich paper in an appendix.

The details of the Schönrich critique, and of the Beers critique of that critique (and so on), quickly veer into the technical and arcane. But one issue at the heart of the disagreement is whether the distances to stars in the proposed outer halo have been significantly overestimated. In particular, "turnoff stars," which have expended their nuclear fuel and departed the so-called main sequence of stellar evolution, are difficult to diagnose from afar. "If you say it's a subgiant and in truth it's a dwarf star, then you're making a huge mistake," Schönrich says, adding that distance estimates for turnoff stars can be off by as much as 50 percent.

With flawed distances from the sun, which itself is zooming through the galaxy, stars can be incorrectly identified as moving in a retrograde fashion. Schönrich likens this to watching trees from a car: trees just beside the road zoom past in a blur, whereas trees set back by a few hundred meters appear almost stationary. So if a passenger in a moving vehicle sees trees flying rapidly past the window, and incorrectly believes those trees to be far away, he or she would have to conclude that the trees themselves are moving backward. "The point was really that we could see some of their signatures when we used only their stars," he says. "But they went away when we took out those turnoff stars that are contaminated by distance estimates."

For their part, Beers and his colleagues contended that Schönrich's group used a flawed distance scale in their critique. (Schönrich counters that he and his collaborators used multiple distance measures, so their analysis does not rest on any one method of estimating distances.) And Beers notes that recent work in theoretical astrophysics has shown that the two-halo interpretation fits naturally with the current picture of how galaxies take shape. "If we didn't find this inner-outer halo structure," he says, "then the question before us would be, 'Why not?'"

The debate remains unsettled as to what the data from the Sloan Digital Sky Survey show, but the larger question of how the Milky Way's halo is structured may soon be resolved. The European Space Agency is planning to launch a spacecraft called Gaia in 2013 to track the motions of roughly one billion stars with exquisite precision. Once Gaia returns its data, Beers says, the structure of the halo "will be absolutely apparent—it will be clear." And forthcoming ground-based telescopic campaigns , such as the one that will be carried out using the Large Synoptic Survey Telescope in Chile, will produce floods of data on astronomical objects near and far. “With the Sloan data we're just at the ragged edge of being able to see it," he says. "With the next big surveys it will be a slam dunk."


How The Hubble Space Telescope Changed The Universe

Astronaut Story Musgrave on an EVA to the Hubble Space Telescope. Image credit: NASA / STS-61.

The Hubble Space Telescope took its first images in 1990, but there was a problem: the primary mirror was flawed. It was ever-so-slightly the wrong shape, meaning that the images it returned wound up slightly blurred and imperfect. It was really starting in 1993 — after the first servicing mission — that the science really started to skyrocket. That, of course and the awe that it brought us back.

Astronaut Jeffrey Hoffman removes Wide Field and Planetary Camera 1 (WFPC 1) during change-out . [+] операции. Image credit: NASA, of the first Hubble servicing mission.

Not only did we fix the initial problem of the primary mirror and spherical aberration, but we were able to upgrade the main camera. What we installed — the Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) — was without a doubt the camera that changed the Universe.

The design of the Wide-Field and Planetary Camera 2. Image credit: STScI, via . [+] http://www.stsci.edu/instrument-news/handbooks/wfpc2/W2_14.html.

From 1993 to 2009, WFPC2 was the main, workhorse camera on the Hubble Space Telescope, and took a myriad of iconic images over its lifetime. Just looking at what the difference was for Hubble before and after the first servicing mission!

The before-and-after difference between WFPC1 and WFPC2. Image credit: NASA / STScI, via . [+] http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1994/01/.

Although an incredible amount of science was revolutionized, five advances stand out, in particular, as images that changed our Universe forever.

1.) The original Hubble Deep Field. When you look up into the night sky, in some places there are stars, and in other places is just a black, empty abyss. You can see more stars with binoculars than your naked eye, and more with a telescope than with binoculars. But, at some point, you will have seen it all.

Well, in 1995, they decided to do an interesting experiment with the Hubble Space Telescope. Let’s take a blank patch of sky, one with practically no stars in it, one with no known galaxies, clusters, or — pretty much — anything of interest in it. And let’s point our telescope at it, for days, and let’s see what shows up.

The original target of the Hubble Deep Field. Image credit: NASA / Digital Sky Survey, STScI.

This image is only one degree on each side, or only 0.005% of the night sky. So you can appreciate just how minuscule this area is: the night sky is about 20,000 square degrees, while that little area is less than 0.002 square degrees! There are five faint stars in this field, and — before Hubble — they were the only things we knew of in this area.

Over the span of 10 days, WFPC2 took 342 images of this abyss, staring at this tiny, black patch of sky where nothing seemed to be, counting one photon here, one photon there, and often not seeing a single thing for minutes on end. At the end of 10 days, they stitched it all together, and here’s what they found.

The entire Hubble Deep Field. Image credit: R. Williams (STScI), the Hubble Deep Field Team and . [+] NASA.

Do you know how remarkable this is? Every point of light in this image that wasn’t one of the five stars identified up top is its own galaxy! We had no idea how deep, how dense, and how full of stuff the Universe is until we took this picture. Do you have any idea how many galaxies are in this image? Any idea — in less than 0.002 square degrees — how many galaxies there are?

Well, let’s just take 8% of this image, blown-up, of course, so you can count.

8 percent of the original Hubble Deep Field. Go ahead and count them! Image credit: R. Williams . [+] (STScI), the Hubble Deep Field Team and NASA.

And remember, every single blob, blur, or distant luminous dot is a galaxy! There’s about 350 of them in this image, according to my counts, more or less. If we do the math and extrapolate this to the entire night sky in both hemispheres (about 40,000 square degrees), we get that there are 10^11 galaxies in the Universe, or 100,000,000,000 galaxies!

For the first time, we had confirmation that there are at least a hundred billion galaxies in our Universe.

Jupiter and its active banded cloud system. Image credit: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team . [+] (AURA/STScI).

2.) Jupiter, the largest planet in our Solar System. Sure, it’s a beautiful sight, and Hubble can provide us with amazing views of its bands, its great red spot, and even its closest Moon, Io, actively erupting.

An active eruption plume on Io. Image credit: JPL/NASA/STScI, via . [+] http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01256.

But by far the greatest thrill — and the greatest thing it ever saw on that front — was born of pure serendipity. In 1994, Hubble imaged Jupiter getting hit by a comet!

High-resolution image of the fragments of the comet tidally torn apart by Jupiter, prior to the . [+] ultimate impact. Image credit: NASA, ESA, and H. Weaver and E. Smith (STScI).

First it observed the comet fragmenting (above), then it observed the multiple impact sites on Jupiter (below), which poked holes all the way through the massive, swirling clouds!

The scars on Jupiter from the impact of comet Shoemaker-Levy. Image credit: Hubble Space Telescope . [+] Comet Team and NASA.

The only better images we’ve ever gotten from Jupiter have come from physically going to Jupiter.

And yet, there are even more wondrous things that Hubble has done.

Image credit: NASA, STScI/AURA and the Hubble Heritage Team, via http://heritage.stsci.edu/2002/21/.

3.) Not just spirals and ellipticals, but Hubble takes a crazy image of an ultra-rare “ring” galaxy. There are two theories as to what makes a ring galaxy, and they both seem reasonable.

  • Accretion: an infalling galaxy (or any amount of matter) can get torn apart by a massive galaxy, and accreted into a circular ring around it. These definitely exist, as they are the only explanation for Polar-Ring galaxies. But there may be a second type.
  • A ripple from a collision: a massive galaxy might pass through the center of another massive galaxy. The ripple of matter and gas that moves outwards could trigger star-formation around the ripple. This theory has been around since the 1970s, but there was never incontrovertible evidence for it.

That is, until Hubble (with WFPC2, of course) snapped this photo.

The gravitationally interacting system, Arp 147. Image credit: Arp 147, via NASA, ESA, and M. Livio . [+] (STScI).

Say hello to Arp 147, the only known pair of gravitationally interacting galaxies where both of them have rings! Based on their motion, we can tell that they’re moving away from each other and they’re the same distance away from us.

This means that they’ve just collided, and since they both have rings, this tells us that the ripple of star-formation is happening in both galaxies! It’s the only time we’ve ever observed this for two galaxies, and we owe it all to Hubble!

A perfectly aligned gravitational lens system will create a ring. Image credit: Bill Saxton, . [+] NRAO/AUI/NSF.

4.) Gravitational lenses. Once in awhile, we get very lucky in the Universe. Instead of looking out and seeing a galaxy or a cluster of galaxies, we have two or more galaxies or clusters that are all aligned with one another. When this happens, the galaxy or cluster in the middle acts like a lens and can both magnify and distort the image of whatever’s behind it.

In theory, you’re supposed to get arcs of the lensed images that are magnified and either stretched or present in multiple images. In practice, this is very difficult to do, because of how faint these distant objects are and how susceptible they are to atmospheric distortion. Here’s what “gravitational lensing” looked like before-and-after the Hubble Space Telescope.

Two ground-based images (left) and a 1990 Hubble image (right) of the same four-imaged distant . [+] quasar, known as the Einstein Cross.

If the image on the right a disappointment, it должен be! It’s barely better than what we see from the ground. But that’s a Hubble image from 1990, before the repairs and before the new camera.

Thanks to WFPC2, a huge number of gravitational lenses — multiple images, arcs and great magnification — were found.

A series of gravitational lenses found by Hubble. Image credit: Kavan Ratnatunga (Carnegie Mellon . [+] Univ.) and NASA/ESA.

But it gets even better. When you look at a cluster, sometimes you get lucky, and there are galaxies (or even other clusters) directly behind it. These background galaxies can show up as lensed images. You see those blue arcs, that look like they trace out part of a circle? Those are the same few galaxies, stretched and shown multiple times. Because of the high resolution of Hubble with WFPC2, they were able to pull out which images were of the same galaxy, and reconstruct resolutions down to less than one arc-second , or 1/12,960,000 of a square degree!

Four independent images of a multiply lensed galaxy. Image credit: W.N. Colley and E. Turner . [+] (Princeton University), J.A. Tyson (Bell Labs, Lucent Technologies) and NASA/ESA.

Someday soon, we’ll be able to use this technique to determine how much the various light paths are time-delayed, since when a transient event occurs in this background galaxy — like a supernova — it will appear at four different times in each image! We've already seen this happen, again thanks to Hubble, but in a different configuration.

5.) Stars: how they are born and how they die. Perhaps no other tool, Когда-либо, has been more useful for discovering how stars are born and how they die than WFPC2. Many stars, at the end of their lives, blow off their outer layers, creating a bright planetary nebula that lives for about 10,000 years.

The Hubble Space Telescope with WFPC2 took a look at the Cat’s Eye nebula about 15 years ago, making it the first planetary nebula imaged with the new optics and WFPC2. The results?

The first Hubble image of the Cat's Eye Nebula. Image credit: J.P. Harrington and K.J. Borkowski . [+] (University of Maryland), and NASA/ESA.

Шутки в сторону. Is there anything to say other than holy crap ?! But it gets better. You see, these things completely litter the Milky Way. We can do an estimate there are around 400 billion stars in our galaxy, each star lives roughly 10 billion years, which means about 40 stars die per year. This means that, at any given time, there are about 400,000 planetary nebulae in our galaxy. There are a few spectacular ones that WFPC2 has caught, such as the Hourglass Nebula:

The Hourclass Nebula. Image credit: R. Sahai and J. Trauger (JPL), WFPC2 Science Team and NASA.

The Hubble 5 nebula, as colored based on oxygen and nitrogen lines. Image credit: ESA/Hubble & NASA.

And the nebula Mz3, known as the “Ant Nebula.”

The Ant Nebula as imaged by Hubble. Image credit: ESA/Hubble & NASA.

And so this camera has taught us a lot about how stars die. But what it’s also told us about is how and where they’re born! You see, these nebulae don’t just dissipate after a few thousand years they often spit out entire star systems worth of gas, and trigger the formation of new stars. One of the most spectacular pictures took place deep inside the Eagle Nebula.

And when Hubble imaged the pillars at the center of it, it was one of the most amazing things ever.

The original Pillars of Creation image at the heart of the Eagle Nebula. Image credit: NASA, Jeff . [+] Hester, and Paul Scowen (Arizona State University).

And so in all these different ways, the WFPC2 camera totally changed our view of the Universe!

But I don’t want you to think this is the end in 2009, it was replaced with Hubble’s final servicing mission. And in practically all ways imaginable, what we have now is далеко superior. From the latest eXtreme Deep Field, which goes practically twice as deep as the first one:

The full UV-visible-IR composite of the Hubble eXtreme Deep Field the greatest image ever released . [+] of the distant Universe. Image credit: NASA, ESA, H. Teplitz and M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), and Z. Levay (STScI).

To galaxies in details we’d never imagined:

Stephan's Quintet of galaxies. Image credit: NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team.

To the planetary nebulae of dying stars.

The Butterfly Nebula. Image credit: NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team.

To gravitational lenses that you never could have imagined:

A near-perfect ring from the lensing effect of the foreground mass. Image credit: ESA/Hubble & NASA.

And finally, to an even greater image of the pillars of creation than you’d dare to dream of.

The update Pillars of Creation, based on 20+ years of Hubble data. Image credit: NASA, ESA/Hubble . [+] and the Hubble Heritage Team Acknowledgement: P. Scowen (Arizona State University, USA) and J. Hester (formerly of Arizona State University, USA).

So don’t just have a look back at the amazing science we’ve done and how the Hubble Space Telescope has changed our view of the Universe forever look forward to what we’re doing now and what new wonders might be in store. The Universe is all ours. All we need to do is look.


Alien hunting just got a little harder

On Tuesday, Dec. 1, the Arecibo Observatory’s iconic radio telescope in Puerto Rico finally collapsed, after hanging on by a literal thread for nearly five months (two mysterious cable-snapping incidents in August and November left the telescope in dire condition).

The tragic collapse ends Arecibo’s 57-year legacy of searching the cosmos for signs of extraterrestrial life. In 1974, the telescope broadcast the now-famous “Arecibo Message,” declaring the technical prowess of humanity to any intelligent extraterrestrials that might be listening. So far, there have been no answers – but that message to the stars inspired the 1997 film “Contact,” in which the Arecibo telescope plays a starring role. The telescope’s loss leaves a gap in SETI that won’t easily be filled.