บ่ายวานนี้ ฉันกระโดดขึ้นรถรางที่มุ่งหน้าไปยังมหาวิทยาลัยยูทาห์ ดังที่คุณเห็นในภาพด้านบน ฤดูใบไม้ผลิได้ผลิดอกแล้วในซอลต์เลกซิตี และวิทยาเขตก็เบ่งบานไปด้วยดอกไม้พร้อมทิวทัศน์ของภูเขาที่ปกคลุมด้วยหิมะฉันอยู่ที่มหาวิทยาลัยเพื่อถ่ายทำ วิดีโอ วิทยาศาสตร์ 100 วินาทีกับนักฟิสิกส์จากยูทาห์ รวมทั้งศานติ ดีมียาดผู้ศึกษาคุณสมบัติของสสารภายใต้แรงกดดันที่สูงมาก เธอสนใจเป็นพิเศษ
ในการทำ
ความเข้าใจคุณสมบัติทางควอนตัมของของแข็งที่อุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สามารถปรับปรุงได้เมื่อวัสดุอย่างเช่น ลิเธียม ถูกบีบด้วยแรงดันที่มากกว่าชั้นบรรยากาศโลกมากกว่า 10 ล้านเท่า ทำได้โดยใช้ทั่งเพชร และห้องทดลอง มี 20 อันหรือมากกว่านั้น ฉันยังได้พูดคุย
ซึ่งทำงานใน หอดูดาวรังสีคอสมิกพลังงานสูง หอดูดาวประกอบด้วยเครื่องตรวจจับประกายไฟ 507 ชิ้นกระจายไปทั่วทะเลทรายประมาณ 700 ตารางกิโลเมตรทางตอนใต้ของยูทาห์ โรงงานแห่งนี้สามารถตรวจจับรังสีคอสมิกที่มีพลังงานสูงถึงประมาณ 10 8 TeV และทอมสันบอกฉันว่ามีแผนดำเนินการ
เป็นความหลงใหลซึ่งฉันไปเยี่ยมชมเมื่อวานนี้ด้วย เขาสนใจเป็นพิเศษในการพัฒนาวัสดุที่มีสถานะสปินซึ่งเชื่อมโยงอย่างมากกับการขนส่งอิเล็กตรอน ในวัสดุดังกล่าว การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสนามแม่เหล็กที่ใช้อาจส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในกระแสไฟฟ้า ทำให้เป็นเครื่องตรวจจับ
บางทีภาพที่มีคุณค่าทางประวัติศาสตร์ที่สุดในช่วงเวลานี้อาจเป็นภาพอวกาศลึกของฮับเบิล (ดู “ภาพอวกาศลึกของฮับเบิล”) ซึ่งเผยแพร่ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2539 ในขณะนั้น ภาพนี้เป็นภาพอวกาศที่ลึกที่สุดเท่าที่เคยบันทึกไว้ ตำแหน่งบนท้องฟ้าได้รับเลือกให้ธรรมดาโดยสิ้นเชิง เพื่อที่จะเป็นตัวแทน
ของจักรวาลโดยรวม กล้องโทรทรรศน์ชี้ไปที่จุดนี้เป็นเวลา 10 วันเต็ม รวบรวมแสงให้ได้มากที่สุด และพยายามตรวจหาดาราจักรที่จางที่สุดและไกลที่สุดที่มันจะมองเห็นได้ การวัดการเลื่อนสีแดงของดาราจักรเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าแสงจากดาราจักรที่อยู่ไกลที่สุดในภาพต้องใช้เวลากว่า 1 หมื่นล้านปี
กว่าจะมาถึงเรา
ประวัติศาสตร์จักรวาลส่วนใหญ่จึงแสดงอยู่ในภาพนี้ และเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการระบุว่าอัตราการก่อตัวโดยรวมของดาวฤกษ์และกาแล็กซีในเอกภพมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป กาแล็กซีที่อายุน้อยที่สุดและอยู่ไกลที่สุดในภาพ ดูเล็กลงและตั้งรกรากน้อยกว่ากาแลคซีในปัจจุบันมาก
สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการชนกันของกาแล็กซีเป็นเรื่องปกติในช่วงต้นของประวัติศาสตร์จักรวาล และสนับสนุนแนวคิดที่ว่ากาแล็กซีเติบโตตามลำดับชั้น เมื่อวัตถุที่เล็กกว่ารวมกันกลายเป็นวัตถุที่ใหญ่กว่า ช่วงเวลาแห่งการรวมตัวและการสร้างกาแล็กซีที่ดำเนินอยู่นี้ค่อย ๆ สิ้นสุดลงในขณะที่เอกภพยังคงขยายตัว
และการชะลอ
ตัวของการสร้างกาแล็กซีก็เกิดขึ้นพร้อมกับการชะลอตัวของการเกิดดาวฤกษ์ อัตราการก่อตัวของดาวฤกษ์ในเอกภพดูเหมือนจะมีสูงสุดระหว่างสองถึงสี่พันล้านปีหลังจากบิกแบง และตอนนี้คืบคลานไปตามค่าสูงสุดน้อยกว่าหนึ่งในสิบ คลาสสิกฮิต (1997–2002) การค้นพบในทันทีเป็นไปได้
ในช่วงสองสามปีแรกหลังจากการซ่อมแซมครั้งแรกของฮับเบิล เนื่องจากภาพใหม่แต่ละภาพเผยให้เห็นรายละเอียดที่ไม่เคยเห็นมาก่อนบนท้องฟ้า ภารกิจซ่อมแซมครั้งที่สองในปี 2540 ได้ขยายขีดความสามารถของฮับเบิลด้วยกล้องอินฟราเรดใหม่และสเปกโตรกราฟรังสีอัลตราไวโอเลตใหม่
แต่ความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่ยั่งยืนกว่าของกล้องโทรทรรศน์บางส่วนเกิดจากอุปกรณ์รุ่นก่อนๆ และต้องใช้เวลาสังเกตและวิเคราะห์หลายปีจึงจะเกิดผล การศึกษาดังกล่าวเป็นอีกหนึ่งโครงการสำคัญที่ระบุไว้สำหรับภารกิจก่อนการเปิดตัว: โครงการขนาดใหญ่เพื่อวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพ
ด้วยความแม่นยำอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน เอ็ดวิน ฮับเบิล ผู้มีชื่อเดียวกับกล้องโทรทรรศน์ ค้นพบการขยายตัวของเอกภพในปี พ.ศ. 2472 โดยแสดงให้เห็นความสัมพันธ์เชิงสัดส่วนระหว่างระยะห่างของดาราจักรนอกกลุ่มของเรากับความเร็วที่ดาราจักรเหล่านั้นเคลื่อนตัวออกห่างจากเรา ปริมาณที่แสดง
อัตราการขยายตัวH 0 = (ความเร็วถอย)/(ระยะทางดาราจักร) ได้รับการขนานนามว่าเป็นค่าคงที่ของฮับเบิลเพื่อเป็นเกียรติแก่เขา การรู้ค่าของมันเป็นสิ่งสำคัญเพราะมันบอกอายุของเอกภพให้เราทราบ (ประมาณ 1/ H 0). นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อหาระยะทางของกาแลคซี (ซึ่งวัดได้ยาก)
แบบเดียวกับที่ ใช้ในการวัดระยะทางดั้งเดิมของเขาเพื่อวัดระยะทางของดาราจักรที่อยู่ห่างออกไปถึง 100 ล้านปีแสง เซเฟอิดแปรผันเป็นดาวที่มีขนาดและความสว่างเป็นจังหวะในอัตราที่ขึ้นอยู่กับมวลของพวกมัน พวกมันเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดระยะทางของกาแล็กซีเนื่องจากพวกมันอยู่ในหมู่ดาว
ที่ส่องสว่างมากที่สุด และระยะเวลาการแปรผันของเซเฟอิดนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับการส่องสว่างทั้งหมดของมัน การวัดทั้งความสว่างปรากฏและระยะเวลาการแปรผันของเซเฟอิดจึงให้ข้อมูลเพียงพอที่จะกำหนดระยะทางไปยังดาราจักรที่มันอาศัยอยู่ วิธีง่ายๆ คืออนุมานการส่องสว่างทั้งหมด
ของดาวเซเฟอิดจากช่วงเวลาการเต้นของมัน และคำนวณระยะทางที่ดาวฤกษ์ที่มีแสงส่องสว่างนั้นจะมีระดับความสว่างปรากฏที่สังเกตได้ ฮับเบิลเหมาะกับงานนี้เป็นพิเศษ เนื่องจากการมองเห็นที่คมชัดเป็นพิเศษช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถระบุและวัดค่าตัวแปรเซเฟอิดแต่ละตัวในกาแลคซีที่อาจพร่ามัว
อย่างไร้ความหวังในภาพภาคพื้นดิน (ดู “อายุและอัตราการขยายตัวของเอกภพ”) ในปี 2544 ทีมงานโครงการหลักได้ประกาศการวัดH 0ที่ดีคือภายใน 10% ระบุอายุของเอกภพที่ประมาณ 14 พันล้านปีในขณะเดียวกัน นักดาราศาสตร์ใช้ประโยชน์จากความสามารถในการวัดระยะทางของกล้องฮับเบิล
