מאה שנות קוסמולוגיה: עשרה גילויים גדולים
TLDR: עשר תגליות ראשוניות של קוסמולוגיה תצפיתית נוספו למאגר ההיסטוריה של PlayMemorize, וממלאות את המאה שבין תוצאת ההתפשטות של האבל מ-1929 וההווה. השורות החדשות הן יחס מחזור-בהירות של הנרייטה ליוויט (1912), ססיליה פיין-גפושקין שהראתה שהכוכבים מורכבים בעיקר ממימן (1925), קרל ינסקי שגילה גלי רדיו קוסמיים (1932), פנציאס וווילסון שמצאו את קרינת הרקע הקוסמית (1965), עקומות הסיבוב של גלקסיות וחומר אפל של ורה רובין (1978), שיגור טלסקופ החלל האבל (1990), כוכב הלכת החוץ-שמשי הראשון סביב כוכב דמוי שמש (מאיור וקווילוז, 51 Pegasi b, 1995), גילוי ההתפשטות המואצת / האנרגיה האפלה (פרלמוטר, ריס, שמידט, 1998), הגילוי הישיר הראשון של גלי כבידה על ידי LIGO (2015), והתמונה הראשונה של חור שחור על ידי טלסקופ אופק האירועים (M87*, 2019). יחד הם לוקחים את הקוסמולוגיה ב-מתי קרה, מי עשה, ו-סדר לפי מתי מעוגן אחד (האבל 1929) לאחד עשר.
עשרת האירועים המכוסים להלן הם התאריכים החדשים שצפים כשאתם שואלים מי מדד לראשונה את גודל היקום?, מתי התגלתה קרינת הרקע הקוסמית?, או באיזה סדר התרחשו תגליות הקוסמולוגיה הראשוניות הללו?. כל ערך הוא שנת פרסום אחת הניתנת לציטוט או שנת גילוי הקשורה למדען מסוים בשם (או צוות קטן בשם) במקום בו קיים אחד, בנוסף לשלושה שחקני-שיתופי-פעולה עבור הגילויים שאכן בוצעו על ידי מאות מחברים-שותפים. כל העשרה הם כעת שורות בקובץ המשותף historical-events-data.ts, כך ששלושת משחקי ההיסטוריה קולטים אותם אוטומטית.
למה דווקא העשרה הללו?
כלל הבחירה זהה לזה ששימש להרחבת הטיסות המאוישות לחלל האחרונה: כל אירוע חייב להיות גילוי ראשוני שאף אחד לא יכול לקחת מבעליו. “כיול ראשון של יחס מחזור-בהירות של כוכבים משתנים” הוא ראשוני; “המדידה המדויקת ביותר של קבוע האבל” הוא שיא שנשבר כל כמה שנים. “גילוי ישיר ראשון של גלי כבידה” הוא ראשוני; “גילוי גלי הכבידה הרועש ביותר” הוא טריוויה. כל אירוע למטה גם עומד במבחן שני: שנת פרסום אחת או שנת גילוי מוסכמת, כאשר מאמר הגילוי או אירוע הגילוי הוא התאריך הקנוני. במקרים בהם הודעת העיתונות התעכבה אחרי הגילוי בחודשים (CMB, GW150914, M87*), השנה היא שנת הגילוי, לא שנת ההכרזה.
שורה אחת מתוך הקשת הזו כבר הייתה במאגר לפני שההרחבה הזו הגיעה: פורסמו עדויות ליקום מתפשט (האבל, 1929). עשר השורות החדשות מאריכות את העוגן הזה בשני הכיוונים, ומתחילות בסולם המרחקים של ליוויט שבע עשרה שנים קודם לכן וממשיכות דרך קרינת הרקע הקוסמית, חומר אפל, כוכב הלכת החוץ-שמשי הראשון, אנרגיה אפלה, גלי כבידה, והתמונה הראשונה של צל חור שחור.
1912 · יחס מחזור-בהירות של הצפאידים
ב-1912, הנרייטה סוואן ליוויט פרסמה הערה קצרה ב-חוזר מצפה הכוכבים של מכללת הרווארד בה דיווחה שמחזורי הבהירות של 25 כוכבים משתנים מסוג צפאיד בענן המגלן הקטן עקבו אחר יחס לינארי נקי בין מחזור הפעימה שלהם והבהירות הממוצעת שלהם. מכיוון שכל 25 הכוכבים היו במרחק שווה בערך מכדור הארץ, כל הבדל בבהירות הנראית שלהם היה חייב לשקף הבדל אמיתי באור שהם פלטו. כיול של צפאיד קרוב אחד הפך אז כל צפאיד אחר בשמיים לנר סטנדרטי. תוצאת ההתפשטות של האבל מ-1929, המרחק האמין הראשון לגלקסיית אנדרומדה, וכל מדידה מודרנית של קבוע האבל נשענים על היחס של ליוויט.
ליוויט והאבל הם זוג “אם-אז”. אם מאגר העידן מציף גם את henrietta-leavitt וגם את edwin-hubble ברמות הקושי הגבוהות יותר של מי עשה, הכלל הוא מי מדד מה: ליוויט כיילה את הנר הסטנדרטי (1912), האבל השתמש בנר כדי למדוד את ההתרחקות של גלקסיות (1929). הפער של 17 שנים הוא אחד משרשראות הסיבתיות הנקיות ביותר במדע המאה ה-20.
1925 · הכוכבים עשויים ממימן
עבודת הדוקטורט של ססיליה פיין-גפושקין מרדקליף, אטמוספרות כוכביות, טענה שהאחידות הנראית של ספקטרום הכוכבים הייתה ארטיפקט של יוניזציה ולא של הרכב, ושכוכבים מורכבים למעשה ברובם ממימן והליום. יועץ התזה שלה, הנרי נוריס ראסל, שכנע אותה לסייג את המסקנה כ”כמעט בוודאות לא אמיתית” לפני הפרסום; הוא שינה את דעתו ארבע שנים מאוחר יותר והתוצאה היא כעת סטנדרט. התזה נקראת לפעמים המבריקה ביותר שאי פעם נכתבה באסטרונומיה.
שנת הגילוי המאוחסנת ב-PlayMemorize היא 1925 · שנת הגנת התזה והגרסה המפורסמת. אם מאגר ההסחות ב-מתי קרה נצמד לשנה הזו (1924, 1925, 1926, 1927), העוגן הוא “אותה שנה שבה תוכננה השביתה הכללית בבריטניה והשנה לפני הקרב על פוטיומקין של אייזנשטיין”. כוכבים-עשויים-ממימן הוא תוצאה משנת 1925.
1932 · גלי רדיו קוסמיים זוהו
קרל ינסקי היה מהנדס בן 26 במעבדות בל טלפון שהוטל עליו למצוא את הסטטי שהפריע לשיחות רדיו-טלפון טרנס-אטלנטיות. הוא בנה אנטנה מסתובבת באורך 100 רגל בשדה בניו ג’רזי, איתר את החלק הרועש ביותר של הסטטי לנקודה קבועה בקבוצת הכוכבים קשת, ופרסם את התוצאה ב-1933. הנקודה התגלתה כמרכז שביל החלב, וינסקי ייסד בטעות את הרדיו-אסטרונומיה. הוא מעולם לא המשיך · בל לאבס העבירה אותו לפרויקטים אחרים · אבל יחידת צפיפות שטף הרדיו היא כעת ה-jansky.
קיימים שני מועמדים מפורסמים ל”קוסמולוגיה 1932”. הסטטי של ינסקי שהוביל לקשת הוא אחד מהם. גילוי הפוזיטרון של קרל אנדרסון בעקבות תא-ענן של קרני קוסמיות הוא השני. PlayMemorize מאחסן את ינסקי עבור 1932; אם אתם רואים את karl-jansky ב-מי עשה מול אירוע שכותרתו “גלי רדיו קוסמיים זוהו” התשובה חד משמעית, אבל בהגרלות קושי מעורב של סדר לפי מתי שני הראשונים מ-1932 יכולים לשבת כמה שורות זה מזה.
1965 · קרינת הרקע הקוסמית
ארנו פנציאס ורוברט ווילסון, מהנדסי בל לאבס כמו ינסקי שלושה עשורים קודם לכן, כיילו אנטנת חצוצרה בהולמדל, ניו ג’רזי, כשנתקלו ברעש אחיד של 3.5 קלווין שלא יכלו להסביר. הם ניקו את האנטנה, פינו זוג יונים שקיננו בה, ועדיין לא יכלו להיפטר מהאות. שיחת טלפון לרוברט דיק בפרינסטון בתחילת 1965 הניבה את שורת הסיום: קבוצתו של דיק התכוננה לחפש בדיוק את האות הזה כקרינת השריד של המפץ הגדול. שני המאמרים פורסמו אחד אחרי השני ב-The Astrophysical Journal Letters מאוחר יותר באותה שנה. פנציאס וווילסון חלקו בפרס נובל לפיזיקה של 1978.
1965 היא כעת שנת עוגן משולשת. PlayMemorize כבר אחסן את ההליכה הראשונה בחלל של אלכסיי לאונוב (מרץ 1965). מאמר גילוי קרינת הרקע הקוסמית הוא מאותה שנה קלנדרית. שתי השורות חיות במאגר תחת נושאים שונים · לאונוב הוא חקירה, פנציאס וווילסון הם מדע · כך שהגרלה מסוננת-נושא תציף תמיד רק את אחד מהשניים, אבל סדר-לפי-מתי בן 5 אירועים של “כל הנושאים” יכול להעלות את שני ערכי 1965 על אותו מסך.
1978 · עקומות סיבוב של גלקסיות וחומר אפל
ורה רובין, שעבדה עם קנט פורד במכון קרנגי, השתמשה בספקטרוגרף תמונה-צינור ברזולוציה גבוהה כדי למדוד את סיבוב הכוכבים בגלקסיות ספירליות כפונקציה של מרחק מהמרכז. עקומות הסיבוב השטוחות שפרסמה ב-1978 (וב, בשיתוף הפעולה הארוך יותר, עד תחילת שנות ה-1980) הראו שכוכבי החוץ של גלקסיה מסתובבים באותה מהירות כמו כוכבי הפנים · דבר שאי אפשרי אם מסת הגלקסיה מרוכזת היכן שהאור הנראה נמצא. או שחוק הכבידה של ניוטון שגוי בקנה מידה גלקטי, או שיש הרבה יותר חומר בגלקסיות מהכוכבים והגז שאנחנו יכולים לראות. ארבעים ושמונה שנים מאוחר יותר, ההסבר של חומר אפל הוא הקונצנזוס, ועקומותיה של רובין הן העדויות הקנוניות.
רובין היא מלכודת ה”היא” הקלה ביותר במאגר. הנשים האחרות בקשת הקוסמולוגיה · ליוויט, פיין-גפושקין, ו(מצטרפות לקטלוג באותו זמן כמו ההרחבה הזו) שיתופי הפעולה של LIGO ו-EHT · כולן יושבות רחוק מ-1978. אם מאגר העידן בקושי גבוה מציף שחקנית באותו עשור כהסחה, זו תהיה סאלי רייד או טרשקובה, שתיהן טיסות חלל ולא מדע. מאגר ההסחות של הקוסמולוגיה סביב 1978 הוא בעיקר וויאג’ר (1977) ואפל (1976), שאף אחד מהם אינו סביר עבור מאמר על סיבוב גלקטי.
1990 · שיגור טלסקופ החלל האבל
טלסקופ החלל האבל יצא למסלול במעבורת החלל דיסקברי במשימת STS-31 ב-24 באפריל 1990 ופרוס למחרת. המראה הראשית שלו בקוטר 2.4 מטר הושחזה לצורה שגויה · הסטייה הספרית הייתה שגויה ב-2.2 מיקרומטר בקצה · והתמונות הראשונות חזרו מטושטשות. שלוש שנים וחצי מאוחר יותר, STS-61 התקינה את COSTAR (חבילת אופטיקה מתקנת) ואת מצלמת השדה הרחב הפלנטרי 2, והאבל החלה לייצר את התמונות שעבורן היא כעת מפורסמת. חמש משימות שירות במהלך 19 שנים שמרו אותה פעילה; השירות האחרון ב-2009 הותיר אותה צפויה לפעול עד שנות ה-2030.
שדה השחקן מאחסן את “נאס”א”, בעקביות עם voyager-launch (1977) ו-james-webb-launch (2021). שלושתם הם שיגורים מאוישים-או-לא-מאוישים על ידי אותה סוכנות בקו זמן משותף · נאס”א ב-1977, 1990, ו-2021. במאגר העידן של מי עשה בקושי גבוה, נאס”א יכולה להופיע כתשובה הנכונה לכל אחד מהשלושה; הדרך לפענח היא לפי שנת השיגור בתווית ההנחיה, לא לפי השחקן.
1995 · כוכב הלכת החוץ-שמשי הראשון סביב כוכב דמוי שמש
ב-6 באוקטובר 1995, מישל מאיור ודידייה קווילוז ממצפה הכוכבים של ז’נבה הכריזו על גילוי של 51 Pegasi b, כוכב לכת במסת צדק במסלול של 4.2 ימים סביב כוכב דמוי שמש במרחק 50 שנות אור. הגילוי נעשה בשיטת המהירות הרדיאלית · צפייה בכוכב המארח מתנודד לעבר וכלפי כדור הארץ כשכבידת כוכב הלכת מושכת אותו · באמצעות ספקטרוגרף במצפה הכוכבים של הופ-פרובאנס בדרום צרפת. הגילוי אושר באופן עצמאי תוך שבוע על ידי ג’פרי מארסי ופול באטלר. מאיור וקווילוז חלקו בפרס נובל לפיזיקה של 2019.
כוכבי הלכת של הפולסר מ-1992 הם הסחה הוגנת. אלכסנדר וולשצ’אן ודייל פרייל פרסמו שני בני לוויה במסת כוכב לכת לפולסר במילישנייה PSR B1257+12 ב-1992 · שלוש שנים לפני 51 Peg b · והם טכנית הראשונים שאומתו ככוכבי לכת חוץ-שמשיים. השורה של PlayMemorize היא ספציפית סביב כוכב דמוי שמש; כוכבי הלכת של הפולסר חגים סביב פגר כוכבי וחיים בקטגוריית גילוי שונה. אם מתי קרה מציע את 1992 כהסחה מול ההנחיה של כוכב-דמוי-שמש, 1992 שגויה.
1998 · התפשטות מואצת של היקום
שני צוותים עצמאיים · פרויקט קוסמולוגיית הסופרנובות של סאול פרלמוטר וצוות החיפוש אחר סופרנובות High-Z בהובלת בריאן שמידט ואדם ריס · מדדו את מהירויות ההתרחקות של סופרנובות מסוג Ia רחוקות וגילו, להפתעתם המשותפת, שהתפשטות היקום אינה מאטה תחת השפעת הכבידה אלא מאיצה. המאמר של ריס ואחרים הופיע בספטמבר 1998; המאמר של פרלמוטר ואחרים בא בעקבותיו ב-1999. שני הצוותים זכו במשותף בפרס נובל לפיזיקה של 2011. הסיבה להאצה · “אנרגיה אפלה” · אחראית לכ-68% מתקציב האנרגיה של היקום בימינו, ועדיין, עשרים ושמונה שנים מאוחר יותר, מסתורית ברובה.
שלושה שמות חולקים שורת שחקן אחת. השחקן המאוחסן במאגר הוא perlmutter-riess-schmidt, מוצג כ”פרלמוטר, ריס ושמידט”. זה עוקב אחר התבנית הקיימת של “ווטסון וקריק” / “הילרי ונורגיי” / “דאודנה ושארפנטייה” · צוות קטן בשם מקבל רישום שחקן משולב אחד במקום אחד לכל אדם. שתי השורות מ-2012 (CRISPR וההיגס) פועלות באותו אופן. אם מי עשה בקושי גבוה גורר את מאיור וקווילוז (1995) לאותו מאגר עידן, הכלל הוא איזה מאמר · כוכב לכת סביב כוכב דמוי שמש הוא הערך עם שני שמות, התפשטות מואצת היא הערך עם שלושה שמות.
2015 · גילוי ישיר ראשון של גלי כבידה
ב-09:50:45 UTC ב-14 בספטמבר 2015, שני גלאי LIGO בהאנפורד, וושינגטון וליווינגסטון, לואיזיאנה הקליטו ציוץ של 0.2 שניות ממיזוג של שני חורים שחורים כ-1.3 מיליארד שנות אור משם. האות · שקוטלג בתור GW150914 · התאים לתבניות תורת היחסות הכללית בתוך חלק אחוז וביסס הן את קיומם של זוגות חורים שחורים והן את קיומם של גלי כבידה מאה שנים לאחר שאיינשטיין חזה אותם. שיתוף הפעולה ישב על התוצאה במשך חמישה חודשים בזמן שזו נבדקה מחדש באופן עצמאי, ואז הכריז עליה ב-11 בפברואר 2016. רנייר וייס, בארי באריש וקיפ ת’ורן חלקו בפרס נובל לפיזיקה של 2017 על תפקידיהם בבניית LIGO.
שנת הגילוי היא 2015, לא 2016. מלכודת נפוצה ב-מתי קרה היא לבלבל בין שנת ההכרזה לשנת הגילוי. PlayMemorize מאחסן את 2015 כי זה כשהגל עבר דרך כדור הארץ · ההכרזה היא תזמון הודעת עיתונות. אותה מוסכמה חלה על קרינת הרקע הקוסמית (גילוי 1964 · 1965, הכרזה 1965) ועל תמונת M87* (תצפית 2017, הכרזה 2019, כאשר 2019 הוא מה שהמאגר מאחסן כי 2017 הייתה מסע תצפית ארוך).
2019 · התמונה הראשונה של חור שחור
טלסקופ אופק האירועים · מערך פלנטרי של שמונה טלסקופי רדיו המסונתזים יחד לאנטנה וירטואלית אחת בגודל כדור הארץ באמצעות אינטרפרומטריה של קו בסיס ארוך מאוד · פרסם את התמונה הראשונה ברזולוציה של צל חור שחור ב-10 באפריל 2019. המטרה הייתה M87*, חור שחור על-מסיבי במרכז הגלקסיה האליפטית מסיה 87, במרחק 55 מיליון שנות אור וכ-6.5 מיליארד פעמים מסת השמש. התמונה · טבעת כתומה בהירה סביב כתם מרכזי כהה · היא ההשלכה של מסלול הפוטונים בדיוק מחוץ לאופק האירועים. תמונה שנייה, של קשת A* במרכז הגלקסיה שלנו, באה בעקבותיה ב-2022; PlayMemorize מאחסן רק את הראשונה.
השחקן הוא שיתוף הפעולה, לא קייטי בומן. מדענית המחשב הצעירה שתמונתה הפכה לוויראלית לצד תמונת M87* הייתה אחת מיותר מ-200 מחברים-שותפים והמפתחת הראשית של אחד משלושה אלגוריתמי דימות עצמאיים ששימשו לעיבוד נתוני EHT. התוצאה היא באמת הישג של שיתוף פעולה, ו-PlayMemorize מייחס אותה ל-eht-collab · “שיתוף הפעולה של טלסקופ אופק האירועים” · באותו האופן שבו שורת LIGO מיוחסת ל-ligo-collab ושורת ההיגס מ-2012 מיוחסת ל-cern · “מדעני CERN”. מאגר בן ארבעה כיוונים שמערבב שם של שיתוף פעולה עם אסטרונומים שמיים יישב בנוחות לצד כל אחד מהשלושה.
איך לתרגל את אלה ב-PlayMemorize
פתחו את סדר לפי מתי עם הנושא מוגדר למדע והמצאה והספירה מוגדרת ל-8 וקשת הקוסמולוגיה המודרנית הופכת לאתגר יחיד של שמונה כרטיסים: 1912 (ליוויט), 1925 (פיין-גפושקין), 1929 (האבל · כבר במאגר), 1932 (ינסקי), 1965 (פנציאס וווילסון), 1978 (רובין), 1995 (מאיור וקווילוז), 1998 (אנרגיה אפלה). הוסיפו את הספירה ל-10 ושורת ההיגס מ-2012 בתוספת ציוץ LIGO מ-2015 ייכנסו בקצה הימני. שני האשכולות שכדאי לזכור הם השלישייה 1912 → 1932 (צפאידים · מימן · רדיו) והזוג 1965 → 1978 (CMB · חומר אפל); שאר השורות נופלות למקומן כעוגנים בודדים ב-1995, 1998, 2012, 2015, ו-2019.
עגנו את התאריכים לפי שנת הנובל, לא לפי שנת המאמר. לכמה מהשורות החדשות יש שנת נובל מפורסמת שנמצאת עשורים אחרי הגילוי בפועל. פנציאס וווילסון גילו את ה-CMB ב-1964 · 1965, נובל 1978. מאיור וקווילוז פרסמו את 51 Peg b ב-1995, נובל 2019 (אותה שנה כמו תמונת M87*). פרלמוטר, ריס ושמידט פרסמו ב-1998, נובל 2011. PlayMemorize מאחסן את שנת הגילוי כי זה האירוע המדעי הניתן לציטוט; שנת הנובל היא מה שתזכרו מסיקור החדשות. אם הסחה ב-מתי קרה נצמדת לשנת הנובל במקום לשנת הגילוי, שנת הנובל שגויה.
סינון נושאים משאיר את הפוקוס צמוד. מאגר ההיסטוריה משתרע כעת על פני בערך 100 אירועים מ-1754 לפנה”ס (קוד חמורבי) עד 2021 (ג’יימס וב). הגדרת הנושא למדע והמצאה מסננת את המאגר לשורות על תגליות, תיאוריות והמצאות · כולל תשע מתוך עשר החדשות (טלסקופ החלל האבל מתויק תחת חקירה כדי להתאים לוויאג’ר ולג’יימס וב). זה המאגר הקטן ביותר שעדיין נושא כל שחקן קוסמולוגיה ששמו צוין, והוא מבודד את קשת הגילוי בצורה נקייה מקשתות החקירה הקוטבית והטיסות המאוישות לחלל החולקות את אותה מאה.
עשר השורות הללו אינן מחליפות את ערכי האסטרונומיה הקיימים ב-historical-events-data.ts. הן מרחיבות אותן, ולוקחות את טביעת הרגל של הקוסמולוגיה מעוגן אחד (האבל 1929) לאחד עשר, מקצה לקצה ממדידת היחס של הנרייטה ליוויט מ-1912 עד התמונה הראשונה של צל חור שחור.
Christoffer De Geer
