Hva kan vi lære om galakser lang, langt borte?

I en morsom og spennende framføring, ser tenåringen Henry Lin på noe uventet i himmelen: fjerne galaksehoper. Ved å studere egenskapene ved universets største deler - sier vinneren av Intel Science Fair - kan vi lære mye om de vitenskapelige mysteriene i vår egen verden og galakse.

Her er noen bilder av galaksehoper.

De er akkurat hva de høres ut som

De er store samlinger av galakser,

bunnet sammen av gjensidig gravitasjon.

Så mesteparten av punktene du ser på skjermen

er ikke individuelle stjerner,

men samlinger av stjerner, eller galakser.

Nå, ved å vise dere noen av disse bildene,

håper jeg at dere ser at

galaksehoper er vakre objekter,

men mer enn det,

synes jeg galaksehoper er mystiske,

de er overraskende,

og nyttige.

Nyttige som universets mest massive laboratorier.

Og som laboratorier, å beskrive galaksehoper

er som å beskrive eksperimenter

som du kan gjøre med dem.

Og jeg mener der er fire hovedtyper,

og den første jeg ønsker å beskrive

er å undersøke det veldig store.

Så, hvor store?

Vel, dette er et bilde av en galaksehop.

Den er så massiv at lyset som reiser igjennom den

blir bøyd, det blir forvrengt

av den ekstreme gravitasjonen av denne hopen.

Og, faktisk, hvis du ser etter veldig nøye

vil du kunne se ringer rundt denne hopen.

Nå, for å gi dere et nummer,

denne spesifikke galaksehopen

har massen til en million billion soler.

Det er utrolig hvor massive disse systemene kan bli.

Men mer enn masse,

har de en annen egenskap.

De er i hovedsak isolerte systemer,

hvis vi vil, kan vi se de for oss

som en liten versjon av hele universet.

Og mange av spørsmålene vi har

om universet i stor skala,

som, hvordan fungerer gravitasjon?

kan bli besvart ved å studere disse systemene.

Så den var veldig stor

Den andre tingen er veldig varmt.

Okay, hvis jeg tar et bilde av en galaksehop,

og fjerner alt lyset fra stjernene,

det jeg sitter igjen med er denne store, blåe klumpen.

Dette er i falske farger.

Det er faktisk røntgenlys vi ser

Og spørsmålet er, om det ikke er galaksene,

hva gir fra seg dette lyset?

Svaret er varme gasser.

million grader varm gass --

faktisk, så er det plasma.

Og grunnen til at det er så varmt

er på forrige bilde.

Den ekstreme gravitasjonen av disse systemene

akselerere partikler av gass til enorm fart,

og enorm fart betyr enorme temperaturer.

Så dette er hovedideen,

men vitenskapen er bare et utkast.

Det er mange egenskaper ved denne plasmaen

som fremdeles forvirrer oss,

fremdeles pirrer oss,

og som presser vår forståelse

av fysikken rundt det som er enormt varmt.

Den tredje tingen: teste det veldig lille.

Nå, la meg forklare dette; jeg må fortelle deg

et veldig forstyrrende faktum.

Mesteparten av materien i universet

er ikke laget av atomer.

Dere har blitt holdt for narr.

Mesteparten er laget av noe mystisk

vi kaller mørk materie.

Mørk materie er noe som ikke liker å påvirke eller bli påvirket

unntatt igjennom gravitasjon,

og selvsagt ønsker vi å lære mer om det.

Om du er en partikkelfysiker,

ønsker du å vite hva som skjer når vi slår to ting sammen.

Og mørk materie er ikke noe unntak.

Men, hvordan gjør i dette?

For å svare på det spørsmålet,

må jeg spørre dere et annet,

som er, hva skjer når galaksehoper kolliderer?

Her er et bilde.

Siden galaksehoper representerer

skiver av universet, i mindre format,

er de stort sett sammensatt av mørk materie,

og det er det du ser i de blå-lilla områdene.

Det røde representerer de varme gassene,

og, selvsagt, kan vi se mange galakser.

Det som har skjedd er at en partikkelakselerator

i en enorm størrelse.

Og dette er veldig viktig,

fordi det betyr at de veldig, veldig små

effektene som kanskje er vanskelige å se i laboratoriet,

kanskje blir lagt på og lagt på

til noe vi kanskje kan observere i naturen.

Så, det er veldig morsomt.

Grunnen til at galaksehoper

kan lære oss så mye om mørk materie,

grunnen til at galaksehoper

kan lære oss om fysikken til det som er veldig lite,

er akkurat fordi de er så veldig store.

Den fjerde tingen: Fysikken til det ekstraordinære.

Det jeg har sagt så langt er sprøtt.

Okay - om det finnes noe rarere

så tror jeg det må være mørk energi.

Hvis jeg kaster en ball opp i lufta,

forventer jeg at den flyr oppover.

Det jeg ikke forventer meg er at den flyr oppover

og for evig flyr raskere opp.

Likedan, forstår kosmologer hvorfor

universet utvider seg.

Det de ikke forstår er hvorfor

det utvider seg stadig raskere.

De gir grunnen til denne

akselererte utvidelsen et navn,

og de kaller den mørk energi.

Og, igjen, vi ønsker å lære oss mer om dette.

Så, et bestemt spørsmål vi må stille er,

hvordan påvirker mørk energi universet

på den største skalaen?

Avhenging av hvor sterk den er,

kan strukturer formere seg raskere eller tregere.

Vel, problemet med store strukturen,

som er universet, er at det er horribelt komplekst.

Her er en datasimulering.

Vi trenger en måte å forenkle den.

Jeg liker å tenke på denne ved å bruke en sammenlikning.

Hvis jeg ønsker å forstå forliset av Titanic,

er ikke det viktigste

å modellere posisjonen

til hver eneste lille bit som brøt av båten.

Det viktigste er

å følge de to største delene.

Likedan, kan jeg lære mye om universet

i de større skalaene

ved å følge dens største deler -

- og de største delene er galaksehoper.

Så, nå når jeg nærmer meg en avslutning,

føler dere dere kanskje litt snytt.

Jeg mener, jeg begynte med å snakke om

hvor nyttige galaksehoper er,

og jeg har gitt noen grunner...

Men hvor nyttige er de egentlig?

Vel, for å besvare dette,

vil jeg nevne et sitat av Henry Ford

når han ble spurt om biler.

Han hadde dette å si:

"Hvis jeg hadde spurt folk hva de ville ha

ville dem svart raskere hester."

I dag, møter vi som et samfunn

mange vanskelige problemer.

Og løsningen på disse problemene er ikke åpenbare.

Det er ikke raskere hester.

Det vil behøve enorme mengder

vitenskapelig oppfinnsomhet.

Så, ja, vi må fokusere,

ja, vi må konsentrere oss,

men vi må også huske

at innovasjon, oppfinnsomhet, inspirasjon --

disse tingene kommer

når vi utvider vårt synsfelt

når vi lener oss tilbake

når vi zoomer ut.

Og jeg kan ikke tenke meg en bedre måte å gjøre dette på

enn å studere universet rundt oss. Takk.

(Applaus)