(Grandfailure/iStock) Ein weiser Mann beschreiten seit rund 350.000 Jahren diesen Planeten. Mit unseren Primatenhänden und unserem Primatengehirn haben wir unsere Neugier über den blauen Himmel der Erde hinaus in die unvorstellbaren Weiten des Weltraums ausgedehnt.
Unsere Entdeckungen im Laufe der Jahrtausende waren unglaublich – wir haben die Äonen zurückgeschaut und auf die Welt gestarrt Strahlungsfetzen Überbleibsel von der Geburt des Universums, wie wir es kennen. Wir haben Formeln und Theoreme, die nahezu alles im physikalischen Bereich mathematisch beschreiben. Wir wissen, wie sich die Sterne über uns bewegen und was sich tief im Inneren unseres Planeten befindet.
Aber es stimmt, was sie sagen: Wir stehen Auf den Schultern von Riesen . Jede Entdeckung ist besser als die Zeit davor, weil wir auf all diesen früheren Entdeckungen aufbauen können.
Gerade jetzt, im 21. Jahrhundert, könnte die beste Zeit sein, den Kosmos zu verstehen. Das liegt zum Teil an dem gesammelten Wissen, das wir bisher erworben haben. Und teilweise aufgrund des puren Glücks, dass wir Menschen jetzt, 13,8 Milliarden Jahre nach dem, hier im Universum sind Urknall .
Exoplaneten
Seit Jahrhunderten vermuten Astronomen die Existenz von Exoplaneten – Planeten außerhalb der Grenzen unseres Sonnensystems. Es gab jedoch ein Problem: Unsere Instrumente waren noch nicht weit genug fortgeschritten, um sie zu erkennen.
Das änderte sich im Januar 1992. Astronomen Aleksander Wolszczan des Arecibo-Observatoriums und Dale Frail von der NRAO schlug einen Riesenbericht nieder: Sie hatten etwas entdeckt, das wie Exoplaneten aussah, die einen umkreisten Drücken Sie 2.300 Lichtjahre entfernt, PSR B1257 +12 genannt.
Die Entdeckung wurde später in diesem Jahr bestätigt und es war offiziell: Wir hatten die allerersten Exoplaneten gefunden.
Seitdem ist das Feld explodiert; miteinander ausgehen, über 4.000 Exoplaneten wurden in der Milchstraße bestätigt, mit über 5.000 weitere Kandidaten . (Wir haben noch keine extragalaktischen Exoplaneten entdeckt, aber das ist wahrscheinlich nur eine Frage der Zeit.)
Zu diesen Planeten gehören Gasriesen wie Jupiter und Saturn; Eisplaneten wie Neptun und Uranus; und felsige Planeten wie die Erde, Mars , Quecksilber Und Venus . Und es gibt auch Besonderheiten. Der häufigste Exoplanetentyp ist beispielsweise der Mini-Neptun , was wir hier im Sonnensystem nicht haben. Wir haben auch keine heißen Jupiter, Gasriesen, die gefährlich nahe an ihren Sternen kreisen.
Diese Entdeckungen haben unser Verständnis von Planetensystemen erheblich erweitert und gleichzeitig das Geheimnis der scheinbar einzigartigen Eigenschaften der Erde vertieft, die das Leben über Milliarden von Jahren hinweg hervorgebracht und unterstützt haben.
Aber wir werden nur mehr erfahren. Dank sich ständig weiterentwickelnder Techniken entdecken Astronomen ständig neue Exoplaneten. Mit der neuen Instrumentengeneration – u.a TESS , das letztes Jahr eingeführt wurde, CHEOPS soll im Dezember 2019 auf den Markt kommen GERICHT Der Start ist für 2026 geplant – wir befinden uns mitten im Zeitalter der Entdeckung von Exoplaneten.
Der Mond bedeckt die Sonne
Haben Sie sich jemals eine Sonnenfinsternis angesehen und sich gewundert, dass die Sonne zwar riesig und der Mond winzig ist, der Mond aber irgendwie genau die richtige Größe hat, um die Sonne ordentlich zu bedecken? Das solltest du tun, denn es ist ziemlich unglaublich.
Es hängt mit der relativen Größe und Entfernung der beiden Körper zusammen. Der Durchmesser der Sonne ist etwa 400-mal größer als der Durchmesser des Mondes. Und die Entfernung von der Erde zur Sonne ist etwa 400-mal größer als die Entfernung von der Erde zum Mond.
( Miloslav Druckmüller, Peter Aniol, Shadia Habbal )
Das bedeutet, dass Sonne und Mond am Himmel etwa gleich groß erscheinen – allerdings nicht immer. Die Umlaufbahn des Mondes um die Erde ist elliptisch, was bedeutet, dass er manchmal etwas näher und manchmal weiter entfernt ist. sein Abstand kann variieren Bis zu 50.000 Kilometer in einer einzigen Umlaufbahn .
Es gibt also zwei Arten von Sonnenfinsternissen, bei denen der Mond die Sonne vollständig kreuzt: die totale Sonnenfinsternis, bei der der Mond näher an der Erde ist, etwas größer erscheint und daher das Licht der Sonne vollständig blockiert; und die häufigere ringförmige Sonnenfinsternis, bei der ein Sonnenring um den Rand des Mondes sichtbar ist.
Das ist nicht nur ein erstaunliches Schauspiel – weil der Mond die Helligkeit der Sonnenscheibe geschickt verdeckt, ermöglicht er uns, Strukturen in der Sonnenkorona zu sehen, die wir normalerweise nicht sehen können, und lehrt uns etwas über die Dynamik von Sternen.
Warum haben wir Glück? Nun, der Mond wird nicht dort bleiben, wo er ist. Tatsächlich entfernt es sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 m von der Erde 3,82 Zentimeter (1,5 Zoll) pro Jahr. Ein anderer 600 Millionen Jahre und es wird für totale Sonnenfinsternisse zu klein erscheinen.
Wir haben gesehen A schwarzes Loch
Es war 1783, als englischer Universalgelehrter John Michell schlug zunächst die theoretische Existenz einer Masse vor, aus der nicht einmal Licht eine Fluchtgeschwindigkeit erreichen könnte. Die Idee der Existenz von Schwarze Löcher hat sich über ein Jahrhundert lang nicht durchgesetzt. Bis vor relativ kurzer Zeit galten diese mysteriösen Objekte möglicherweise nur als theoretisch.
Im Jahr 1978 simulierte der französische Mathematiker Jean-Pierre Luminet mathematisch, basierend auf generelle Relativität , wie ein schwarzes Loch aussehen sollte . Das war das erste Mal, dass die Welt eine echte visuelle Darstellung dieser ultradichten, um Michells Begriff zu verwenden, „dunklen Sterne“ sah. Im Laufe der Jahre gab es weitere Simulationen, die immer ausgefeilter wurden.
Doch letztes Jahr wurde endlich der Höhepunkt eines äußerst ehrgeizigen Projekts verwirklicht. Das Event Horizon Telescope, eine weltweite Zusammenarbeit, die jahrelange Arbeit erforderte, hatte schließlich das hervorgebracht erstes direktes Bild eines supermassereichen Schwarzen Lochs , im Zentrum einer Galaxie namens M87, 55 Millionen Lichtjahre entfernt.
Und würdest du es nicht wissen? Die Simulation von Luminet war korrekt. Ebenso wie Einsteins Vorhersagen zur allgemeinen Relativitätstheorie, die er vor über einem Jahrhundert machte. Es sieht ziemlich verschwommen aus, aber man kann deutlich ein relativistisches Strahlen erkennen, wobei das Licht, das auf uns zukommt, heller ist als das Licht, das sich wegbewegt. Das bedeutet, dass das Material das Schwarze Loch umkreist.
Es gibt noch viel zu lernen, aber das ist es. Schwarze Löcher existieren und wir können sie sehen. Dieses Projekt war äußerst schwierig zu bewerkstelligen , aber jetzt ist die Nuss geknackt und wir wissen, wie wir an den Kern kommen.
Das nächste Projekt für das Team ist a Film des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum unserer eigenen Milchstraße. Wir können es kaum erwarten, es zu sehen.
Saturnringe
Unser Sonnensystem ist rund 4,5 Milliarden Jahre alt und sah nicht immer so aus wie heute. Tatsächlich können wir einige der Veränderungen mit unseren eigenen Augen sehen. Cassini-Daten zufolge regnen Saturnringe mit erstaunlich hoher Geschwindigkeit auf den Planeten.
( NASA/JPL/Weltraumwissenschaftliches Institut )
„Wir schätzen, dass dieser ‚Ringregen‘ in einer halben Stunde eine Menge an Wasserprodukten aus den Saturnringen ableitet, die ein olympisches Schwimmbecken füllen könnten“, sagte der Planetenforscher James O’Donoghue vom Goddard Space Flight Center der NASA letztes Jahr .
„Allein dadurch wird das gesamte Ringsystem in 300 Millionen Jahren verschwunden sein, aber wenn man dazu noch das von der Raumsonde Cassini gemessene Ringmaterial hinzurechnet, das in Saturns Äquator fällt, haben die Ringe weniger als 100 Millionen Jahre zu leben.“
Ihre Untersuchungen legten außerdem nahe, dass die Ringe jung sind, erst etwa 100 Millionen Jahre alt, was bedeutet, dass sie sich während der Kreidezeit gebildet haben. Das ist eine Frage der Debatte , aber es ist immer noch ziemlich verrückt, darüber nachzudenken. Auf kosmischen Zeitskalen ist es kaum ein Wimpernschlag.
Planetenforscher glauben auch, dass Jupiter einst dicke, üppige Ringe im Saturn-Stil hatte, die sich seitdem zu einem Cluster zusammenballen Galileische Monde . Jetzt sind nur noch ein paar dünne Spurringe übrig, wie die Geister der Ringe.
Wir wissen nicht, wie Planetenringe entstehen, aber es ist ein unglaublicher Zufall, der uns dabei hilft, ihre Geheimnisse langsam zu lüften, in dieser Zeit hier auf der Erde zu sein, in der es im Sonnensystem noch mehrere Phasen der Ringlebensspanne gibt.
Gravitationswelle Astronomie
In seiner 1915 veröffentlichten Allgemeinen Relativitätstheorie sagte Albert Einstein voraus, dass massive Ereignisse Wellen mit Lichtgeschwindigkeit durch das Gefüge der Raumzeit kräuseln würden, wie die Wellen, die sich über die Oberfläche eines Teichs ausbreiten, wenn man einen Stein hineinwirft (allerdings in drei). Maße).
Zu diesem Zeitpunkt war unsere Technologie noch nicht so weit, dass sie diese winzigen Störungen erkennen konnte … aber 100 Jahre später am 14. September 2015 Die Menschheit machte ihre erste Entdeckung Gravitationswellen von zwei kollidierenden Schwarzen Löchern – ein Beweis nicht nur für die Existenz von Gravitationswellen, sondern auch für die Existenz von Schwarzen Löchern.
Diese erste Entdeckung war der Auftakt für ein völlig neues Gebiet der Gravitationswellenastronomie. Seitdem wurden viele weitere Kollisionen von Schwarzen Löchern entdeckt, darunter auch eine spektakuläre Kollision zwischen zwei Neutronensternen .
Und es gibt noch mehr auf der Wunschliste. Astronomen gehen davon aus, dass sie das bereits Anfang des Jahres entdeckt haben Kollision eines Neutronensterns und eines Schwarzen Lochs zum ersten Mal, was uns alles Mögliche sagen könnte, beispielsweise die Bestätigung der Existenz von Neutronenstern und Schwarzloch-Binärsysteme sowie die Rotation und axiale Neigung beider Körper – die uns Aufschluss darüber geben können, wie sie entstanden sind.
Astronomen suchen auch eifrig nach einem sogenannten „Massenlücken“-Ereignis, bei dem einer oder beide der kollidierenden Körper zwischen der oberen Massengrenze von Neutronensternen (2,5-fache Sonnenmasse) und der unteren Grenze von Schwarz liegen Löcher (5-fache Masse der Sonne).
Wir haben in dieser Massenlücke noch nie einen Körper gefunden, daher ist noch unklar, ob es sich um große Neutronensterne oder winzige Schwarze Löcher handelt.
Wie Sie sehen, fangen wir gerade erst an, die Geheimnisse zu lüften, die die Gravitationswellenastronomie offenbaren kann.
Vorwärts und aufwärts
Die Zukunft sieht noch rosiger aus. Wir sind dabei, in eine riesige Wissensquelle der Schwerkraft zu fallen. Die nächsten Generationen weltraum- und bodengestützter Instrumente sind viel leistungsfähiger als ihre Vorgänger, die weltraumgestützten Gravitationswellenobservatorien LISA , Hubbles Nachfolger, der James Webb-Weltraumteleskop , CHEOPS , WFIRST Und ATHENA , zu bodengestützten Observatorien wie dem Riesen-Magellan-Teleskop und das Quadratkilometer-Array .
( NASA )
Wir intensivieren auch unsere Erforschung des Sonnensystems. Wir schicken mehr Sonden und Probenrückführungsmissionen zu Asteroiden. Die NASA ist Eine Sonde nach Europa schicken nach Lebenszeichen suchen. Die Menschen werden zum Mond zurückkehren.
Und Es gibt echte Pläne, Menschen zum Mars zu schicken .
An diesem Punkt unserer Zeit in diesem Universum sind wir wie ein Taucher, der auf einem Abgrund steht, oder ein Vogel, der kurz vor dem Flug steht – hochgehoben von einer ganzen Leiter aus Riesen. Der Weltraum ist da draußen, er ist riesig und voller Potenzial und Entdeckungen. Es ist ein absolutes, beeindruckendes Wunder und wir fühlen uns geehrt, es erleben zu dürfen.