Stulecie kosmologii: dziesięć wielkich odkryć
TLDR: Do zbioru historycznego PlayMemorize dodano dziesięć “pierwszych razów” z obserwacyjnej kosmologii, wypełniając stulecie między wynikiem Hubble’a o ekspansji z 1929 roku a teraźniejszością. Nowe wpisy to: zależność okres-jasność Henrietty Leavitt (1912), wykazanie przez Cecilię Payne-Gaposchkin, że gwiazdy składają się głównie z wodoru (1925), wykrycie kosmicznych fal radiowych przez Karla Jansky’ego (1932), odkrycie mikrofalowego promieniowania tła przez Penziasa i Wilsona (1965), krzywe rotacji galaktyk i ciemna materia Very Rubin (1978), wystrzelenie Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (1990), pierwsza egzoplaneta wokół gwiazdy podobnej do Słońca (Mayor i Queloz, 51 Pegasi b, 1995), odkrycie przyspieszającej ekspansji / ciemnej energii (Perlmutter, Riess, Schmidt, 1998), pierwsza bezpośrednia detekcja fal grawitacyjnych przez LIGO (2015) oraz pierwszy obraz czarnej dziury wykonany przez Event Horizon Telescope (M87*, 2019). Razem przenoszą kosmologię w Kiedy to było, Kto to zrobił i Ułóż chronologicznie z jednej kotwicy (Hubble 1929) do jedenastu.
Dziesięć wydarzeń omówionych poniżej to nowe daty, które pojawiają się, gdy pytasz kto pierwszy zmierzył rozmiar wszechświata?, kiedy odkryto mikrofalowe promieniowanie tła? lub w jakiej kolejności miały miejsce te kosmologiczne “pierwsze razy”?. Każdy wpis to pojedynczy, cytowalny rok publikacji lub detekcji, powiązany z konkretnym naukowcem (lub małym, nazwanym zespołem), gdzie taki istnieje, plus trzech aktorów-kolaboracji dla detekcji rzeczywiście dokonanych przez setki współautorów. Wszystkie dziesięć to teraz wiersze we wspólnym pliku historical-events-data.ts, więc trzy gry historyczne podchwytują je automatycznie.
Dlaczego te dziesięć?
Zasada wyboru jest taka sama jak przy niedawnym rozszerzeniu o loty załogowe: każde wydarzenie musi być pierwszym razem, którego nikt nie może odebrać. “Pierwsza kalibracja zależności okres-jasność gwiazd zmiennych” to pierwszy raz; “najdokładniejszy pomiar stałej Hubble’a” to rekord, który jest bity co kilka lat. “Pierwsza bezpośrednia detekcja fal grawitacyjnych” to pierwszy raz; “najgłośniejsza detekcja fali grawitacyjnej” to ciekawostka. Każde wydarzenie poniżej spełnia też drugi test: jeden, uzgodniony rok publikacji lub detekcji, gdzie kanoniczną datą jest artykuł o odkryciu lub samo zdarzenie detekcji. Tam, gdzie komunikat prasowy spóźnił się o miesiące względem detekcji (CMB, GW150914, M87*), rokiem jest rok detekcji, a nie ogłoszenia.
Jeden wpis z tego łuku istniał w zbiorze przed tym rozszerzeniem: Opublikowane dowody rozszerzającego się wszechświata (Hubble, 1929). Dziesięć nowych wierszy rozciąga tę kotwicę w obie strony, sięgając po drabinę odległości Leavitt siedemnaście lat wcześniej, a dalej idąc przez mikrofalowe promieniowanie tła, ciemną materię, pierwszą egzoplanetę, ciemną energię, fale grawitacyjne aż po pierwsze zdjęcie cienia czarnej dziury.
1912 · Zależność okres-jasność cefeid
W 1912 roku Henrietta Swan Leavitt opublikowała krótką notę w Harvard College Observatory Circular, donosząc, że cykle jasności 25 cefeid w Małym Obłoku Magellana podążają za czystą liniową zależnością między okresem pulsacji a średnią jasnością. Ponieważ wszystkie 25 gwiazd było w mniej więcej tej samej odległości od Ziemi, każda różnica w ich obserwowanej jasności musiała odzwierciedlać rzeczywistą różnicę emitowanego światła. Skalibrowanie jednej pobliskiej cefeidy zamieniało następnie każdą inną cefeidę na niebie w świecę standardową. Wynik Hubble’a o ekspansji z 1929 roku, pierwsza wiarygodna odległość do galaktyki Andromedy oraz każdy nowoczesny pomiar stałej Hubble’a opierają się na zależności Leavitt.
Leavitt i Hubble to para typu “jeśli-to”. Jeśli pula epok wyłania w wyższych poziomach trudności Kto to zrobił zarówno henrietta-leavitt, jak i edwin-hubble, reguła brzmi: kto co zmierzył. Leavitt skalibrowała świecę standardową (1912), Hubble użył świecy do pomiaru ucieczki galaktyk (1929). 17-letni odstęp to jeden z najczystszych łańcuchów przyczynowych w nauce XX wieku.
1925 · Gwiazdy są z wodoru
Praca doktorska Cecilii Payne-Gaposchkin w Radcliffe, Stellar Atmospheres, dowodziła, że pozorna jednolitość widm gwiazd to artefakt jonizacji, a nie składu, oraz że gwiazdy w istocie są zbudowane głównie z wodoru i helu. Jej promotor, Henry Norris Russell, namówił ją, by przed publikacją asekuracyjnie określiła wniosek jako “prawie na pewno nieprawdziwy”; cztery lata później zmienił zdanie, a wynik jest dziś standardowy. Pracę tę bywa się nazywa najwybitniejszą rozprawą doktorską, jaką kiedykolwiek napisano w astronomii.
Rok odkrycia zapisany w PlayMemorize to 1925 · rok obrony pracy i jej publikacji. Jeśli zestaw dystraktorów w Kiedy to było trzyma się tego roku (1924, 1925, 1926, 1927), kotwica brzmi: “ten sam rok, w którym w Wielkiej Brytanii planowano Strajk Generalny, i rok przed Pancernikiem Potiomkinem Eisensteina”. Gwiazdy-są-wodorem to wynik z 1925 roku.
1932 · Wykryto kosmiczne fale radiowe
Karl Jansky był 26-letnim inżynierem Bell Telephone Laboratories oddelegowanym do znalezienia źródła zakłóceń w transatlantyckich rozmowach radiotelefonicznych. Zbudował 30-metrową obrotową antenę na polu w New Jersey, namierzył najgłośniejszą część zakłóceń do stałego punktu w gwiazdozbiorze Strzelca i opublikował wynik w 1933 roku. Punkt ten okazał się centrum Drogi Mlecznej, a Jansky przypadkiem założył radioastronomię. Nigdy tego nie kontynuował · Bell Labs przeniosło go do innych projektów · ale jednostka gęstości strumienia radiowego nosi dziś nazwę jansky.
Istnieją dwie znane kandydatury “kosmologii z 1932 roku”. Statyka Jansky’ego namierzona w Sagittariusie A to jedna z nich. Odkrycie pozytonu przez Carla Andersona w śladach komory mgłowej promieniowania kosmicznego to druga. PlayMemorize zapisuje Jansky’ego dla roku 1932; jeśli zobaczysz karl-jansky w Kto to zrobił przy wydarzeniu opisanym jako “Wykryto kosmiczne fale radiowe”, odpowiedź jest jednoznaczna, ale w losowaniu Ułóż chronologicznie o mieszanej trudności dwa “pierwsze razy” z 1932 roku mogą wylądować kilka wierszy od siebie.
1965 · Mikrofalowe promieniowanie tła
Arno Penzias i Robert Wilson, inżynierowie Bell Labs - tak jak Jansky trzy dekady wcześniej - kalibrowali antenę tubową w Holmdel w New Jersey, gdy natknęli się na jednorodny szum 3,5 kelwina, którego nie potrafili wytłumaczyć. Wyczyścili antenę, przegonili parę gnieżdżących się gołębi, a sygnału nadal nie udało się pozbyć. Telefon do Roberta Dicke’a w Princeton na początku 1965 roku przyniósł puentę: grupa Dicke’a przygotowywała się właśnie do poszukiwania dokładnie takiego sygnału jako reliktowego promieniowania Wielkiego Wybuchu. Oba artykuły ukazały się jeden po drugim w The Astrophysical Journal Letters jeszcze w tym samym roku. Penzias i Wilson otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 1978 roku.
1965 to teraz rok potrójnej kotwicy. PlayMemorize już wcześniej zapisywało pierwszy spacer kosmiczny Aleksieja Leonowa (marzec 1965). Artykuł o detekcji mikrofalowego promieniowania tła pochodzi z tego samego roku kalendarzowego. Oba wiersze żyją w zbiorze pod różnymi tematami · Leonow to eksploracja, Penzias i Wilson to nauka · więc losowanie filtrowane po temacie wyłoni tylko jeden z dwóch, ale 5-zdarzeniowe Ułóż chronologicznie obejmujące “wszystkie tematy” może umieścić oba wpisy z 1965 roku na jednym ekranie.
1978 · Krzywe rotacji galaktyk i ciemna materia
Vera Rubin, pracując z Kentem Fordem w Carnegie Institution, użyła wysokorozdzielczego spektrografu obrazowego, by zmierzyć rotację gwiazd w galaktykach spiralnych w funkcji odległości od centrum. Płaskie krzywe rotacji, które opublikowała w 1978 roku (a w dłuższej współpracy do początku lat 80.), wykazały, że zewnętrzne gwiazdy galaktyki krążą z tą samą prędkością co gwiazdy wewnętrzne · co jest niemożliwe, jeśli masa galaktyki skupiona jest tam, gdzie znajduje się widoczne światło. Albo prawo grawitacji Newtona nie działa w skali galaktyk, albo w galaktykach jest znacznie więcej materii niż gwiazdy i gaz, które widzimy. Czterdzieści osiem lat później wyjaśnienie poprzez ciemną materię jest konsensusem, a krzywe Rubin to kanoniczny dowód.
Rubin to najłatwiejsza pułapka “ona” w zbiorze. Pozostałe kobiety w łuku kosmologicznym · Leavitt, Payne-Gaposchkin oraz (dołączające do katalogu jednocześnie z tym rozszerzeniem) kolaboracje LIGO i EHT · wszystkie znajdują się daleko od 1978 roku. Jeśli pula epok na wysokim poziomie trudności wyłoni jako dystraktor kobietę z tej samej dekady, będzie to Sally Ride lub Tieriszkowa, obie z lotów kosmicznych, a nie z nauki. Pula dystraktorów kosmologicznych wokół 1978 roku to głównie Voyager (1977) i Apple (1976), z których żaden nie jest wiarygodny dla artykułu o rotacji galaktyk.
1990 · Wystrzelenie Kosmicznego Teleskopu Hubble’a
Kosmiczny Teleskop Hubble’a wszedł na orbitę pokładem promu Discovery podczas misji STS-31 dnia 24 kwietnia 1990 roku, a następnego dnia został rozłożony. Jego 2,4-metrowe zwierciadło główne zostało zeszlifowane do złego kształtu · aberracja sferyczna na krawędzi sięgała 2,2 mikrometra · i pierwsze zdjęcia wracały rozmazane. Trzy i pół roku później misja STS-61 zainstalowała COSTAR (zestaw optyki korekcyjnej) oraz Wide Field Planetary Camera 2, i Hubble zaczął produkować zdjęcia, z których słynie do dziś. Pięć misji serwisowych przez 19 lat utrzymywało go w działaniu; końcowy serwis w 2009 roku pozostawił go z oczekiwaną żywotnością do lat 30. XXI wieku.
W polu aktora zapisana jest “NASA”, co jest spójne z voyager-launch (1977) i james-webb-launch (2021). Wszystkie trzy to starty załogowe lub bezzałogowe tej samej agencji we wspólnym horyzoncie czasowym · NASA w 1977, 1990 i 2021. W puli epok Kto to zrobił przy wysokiej trudności NASA może wyskoczyć jako poprawna odpowiedź dla dowolnego z trzech wydarzeń; sposobem na rozróżnienie jest rok startu w etykiecie pytania, a nie aktor.
1995 · Pierwsza egzoplaneta wokół gwiazdy podobnej do Słońca
6 października 1995 roku Michel Mayor i Didier Queloz z Observatoire de Genève ogłosili odkrycie 51 Pegasi b, planety o masie Jowisza, krążącej po 4,2-dniowej orbicie wokół gwiazdy podobnej do Słońca, oddalonej o 50 lat świetlnych. Detekcji dokonano metodą prędkości radialnych · obserwując, jak gwiazda macierzysta kołysze się w stronę i od Ziemi w wyniku grawitacyjnego szarpnięcia przez planetę · przy użyciu spektrografu w Observatoire de Haute-Provence w południowej Francji. Odkrycie zostało niezależnie potwierdzone w ciągu tygodnia przez Geoffreya Marcy’ego i Paula Butlera. Mayor i Queloz otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 2019 roku.
Planety wokół pulsara z 1992 roku to uczciwy dystraktor. Aleksander Wolszczan i Dale Frail w 1992 roku opublikowali dwa towarzysze o masie planetarnej milisekundowego pulsara PSR B1257+12 · trzy lata przed 51 Peg b · i to one są technicznie pierwszymi potwierdzonymi egzoplanetami. Wiersz w PlayMemorize dotyczy konkretnie egzoplanety wokół gwiazdy podobnej do Słońca; planety wokół pulsara krążą wokół zwłok gwiazdy i należą do innej kategorii detekcji. Jeśli Kiedy to było zaoferuje 1992 jako dystraktor dla pytania o gwiazdę podobną do Słońca, 1992 jest błędem.
1998 · Przyspieszająca ekspansja wszechświata
Dwa niezależne zespoły · Supernova Cosmology Project pod kierownictwem Saula Perlmuttera oraz High-Z Supernova Search Team prowadzony przez Briana Schmidta i Adama Riessa · zmierzyły prędkości ucieczki odległych supernowych typu Ia i ku swojemu wspólnemu zaskoczeniu odkryły, że ekspansja wszechświata nie zwalnia pod wpływem grawitacji, lecz przyspiesza. Artykuł Riessa i współpracowników ukazał się we wrześniu 1998 roku; artykuł Perlmuttera i współpracowników poszedł za nim w 1999 roku. Oba zespoły otrzymały wspólnie Nagrodę Nobla z fizyki w 2011 roku. Przyczyna przyspieszenia · “ciemna energia” · odpowiada za około 68% bieżącego bilansu energetycznego wszechświata i dwadzieścia osiem lat później pozostaje w większości tajemnicą.
Trzy nazwiska dzielą jeden wiersz aktora. Aktor zapisany w zbiorze to perlmutter-riess-schmidt, wyświetlany jako “Perlmutter, Riess i Schmidt”. Podąża to za istniejącym wzorcem “Watson i Crick” / “Hillary i Norgay” / “Doudna i Charpentier” · mały, nazwany zespół dostaje jeden łączony wpis aktora zamiast po jednym na osobę. Dwa wiersze z 2012 roku (CRISPR i Higgs) działają tak samo. Jeśli Kto to zrobił przy wysokiej trudności wciągnie Mayora i Queloza (1995) do tej samej puli epok, regułą jest, o który artykuł chodzi · planeta wokół gwiazdy podobnej do Słońca to wpis dwóch nazwisk, przyspieszająca ekspansja to wpis trzech nazwisk.
2015 · Pierwsza bezpośrednia detekcja fal grawitacyjnych
O 09:50:45 UTC dnia 14 września 2015 roku oba detektory LIGO w Hanford w stanie Waszyngton oraz w Livingston w Luizjanie zarejestrowały 0,2-sekundowy “świergot” pochodzący z połączenia dwóch czarnych dziur oddalonych o około 1,3 miliarda lat świetlnych. Sygnał · skatalogowany jako GW150914 · pasował do szablonów ogólnej teorii względności z dokładnością do ułamka procenta i potwierdził zarówno istnienie układów podwójnych czarnych dziur, jak i istnienie fal grawitacyjnych, sto lat po tym, jak Einstein je przewidział. Kolaboracja siedziała na wyniku przez pięć miesięcy, aż został on niezależnie zweryfikowany, a następnie ogłosiła go 11 lutego 2016 roku. Rainer Weiss, Barry Barish i Kip Thorne otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 2017 roku za swoje role w budowie LIGO.
Rok detekcji to 2015, a nie 2016. Częstą pułapką w Kiedy to było jest mylenie roku ogłoszenia z rokiem detekcji. PlayMemorize zapisuje 2015, ponieważ wtedy fala przeszła przez Ziemię · ogłoszenie to kwestia daty komunikatu prasowego. Ta sama konwencja dotyczy mikrofalowego promieniowania tła (detekcja 1964 · 1965, ogłoszenie 1965) oraz obrazu M87* (obserwacja 2017, ogłoszenie 2019, gdzie zbiór przechowuje 2019, ponieważ rok 2017 był długą kampanią obserwacyjną).
2019 · Pierwszy obraz czarnej dziury
Event Horizon Telescope · obejmująca całą planetę sieć ośmiu radioteleskopów połączonych w jedną wirtualną antenę o rozmiarach Ziemi przy użyciu interferometrii o bardzo długiej bazie · udostępniła pierwszy rozdzielczy obraz cienia czarnej dziury 10 kwietnia 2019 roku. Celem była M87*, supermasywna czarna dziura w centrum galaktyki eliptycznej Messier 87, oddalonej o 55 milionów lat świetlnych i mającej masę około 6,5 miliarda mas Słońca. Obraz · jasnopomarańczowy pierścień wokół ciemnego centralnego punktu · to projekcja orbity fotonów tuż poza horyzontem zdarzeń. Drugi obraz, przedstawiający Sagittarius A* w centrum naszej własnej galaktyki, pojawił się w 2022 roku; PlayMemorize zapisuje tylko pierwszy.
Aktorem jest kolaboracja, a nie Katie Bouman. Młoda informatyczka, której fotografia stała się wiralem obok obrazu M87*, była jedną z ponad 200 współautorek i główną deweloperką jednego z trzech niezależnych algorytmów obrazowania użytych do przetworzenia danych EHT. Wynik jest naprawdę osiągnięciem zespołowym, a PlayMemorize przypisuje go do eht-collab · “kolaboracji Event Horizon Telescope” · w taki sam sposób, jak wiersz LIGO jest przypisany do ligo-collab, a wiersz Higgsa z 2012 roku do cern · “naukowców z CERN”. Czteroelementowa pula mieszająca nazwę kolaboracji z nazwiskami astronomów wpasuje się obok każdego z tych trzech.
Jak ćwiczyć je w PlayMemorize
Otwórz Ułóż chronologicznie z tematem ustawionym na Nauka i wynalazki oraz liczbą ustawioną na 8, a łuk nowoczesnej kosmologii staje się jednym ośmiokartowym wyzwaniem: 1912 (Leavitt), 1925 (Payne-Gaposchkin), 1929 (Hubble · już w zbiorze), 1932 (Jansky), 1965 (Penzias i Wilson), 1978 (Rubin), 1995 (Mayor i Queloz), 1998 (ciemna energia). Zwiększ liczbę do 10, a wiersz Higgsa z 2012 roku plus świergot LIGO z 2015 roku wskoczą na prawej krawędzi. Dwa klastry warte zapamiętania to trójka 1912 → 1932 (cefeidy · wodór · radio) oraz para 1965 → 1978 (CMB · ciemna materia); reszta wierszy układa się na miejscu jako pojedyncze kotwice w 1995, 1998, 2012, 2015 i 2019.
Zakotwicz daty rokiem przyznania Nobla, a nie rokiem publikacji. Kilka nowych wierszy ma znany rok Nobla, który jest dekady poniżej rzeczywistego odkrycia. Penzias i Wilson wykryli CMB w 1964 · 1965, Nobel w 1978. Mayor i Queloz opublikowali 51 Peg b w 1995, Nobel w 2019 (ten sam rok co obraz M87*). Perlmutter, Riess i Schmidt opublikowali w 1998, Nobel w 2011. PlayMemorize zapisuje rok odkrycia, ponieważ to on jest cytowalnym wydarzeniem naukowym; rok Nobla to to, co zapamiętasz z relacji prasowych. Jeśli dystraktor w Kiedy to było trzyma się roku Nobla zamiast roku odkrycia, rok Nobla jest błędem.
Filtrowanie po temacie utrzymuje skupienie. Zbiór historyczny obejmuje teraz około 100 wydarzeń od 1754 p.n.e. (Kodeks Hammurabiego) do 2021 (James Webb). Ustawienie tematu na Nauka i wynalazki filtruje pulę do wierszy o odkryciach, teoriach i wynalazkach · w tym dziewięć z dziesięciu nowych (Kosmiczny Teleskop Hubble’a jest zaszufladkowany pod Eksploracja, by pasować do Voyagera i Jamesa Webba). To najmniejsza pula, która wciąż niesie wszystkich nazwanych aktorów kosmologicznych, i czysto izoluje łuk odkryć od łuków eksploracji polarnej i lotów załogowych, które dzielą to samo stulecie.
Te dziesięć wierszy nie zastępuje istniejących wpisów astronomicznych w historical-events-data.ts. Rozszerza je, podnosząc ślad kosmologiczny z jednej kotwicy (Hubble 1929) do jedenastu, od początku do końca · od miernika z 1912 roku Henrietty Leavitt aż po pierwszy obraz cienia czarnej dziury.
Christoffer De Geer
