Czego możemy się nauczyć od odległych galaktyk

W zabawnej, ekscytującej prelekcji, nastolatek Henry Lin patrzy w niebo na rzecz niespodziewaną: odległe gromady galaktyk. Jak twierdzi zwycięzca Intel Science Fair, przez badanie właściwości największych elementów wszechświata, możemy nauczyć się wielu rzeczy na temat naszego świata i galaktyki.

Oto kilka zdjęć gromad galaktyk.

Są właśnie tym, co mówi ich nazwa.

To olbrzymie zbiory galaktyk

związanych ze sobą wzajemną grawitacją.

Większość punktów, które widać na ekranie,

to nie pojedyncze gwiazdy,

lecz zbiory gwiazd lub galaktyk.

Pokazując wam te zdjęcia,

mam nadzieję, że szybko zauważycie

piękno tych obiektów.

Ponadto uważam,

że są one tajemnicze,

zaskakujące

i użyteczne

jako najgigantyczniejsze
laboratoria wszechświata.

Jako laboratoria,
by opisać gromady galaktyk

trzeba opisać eksperymenty,

które można tam przeprowadzać.

Sądzę, że są ich cztery główne typy.

Pierwszy, który chcę opisać,

zgłębia to, co bardzo duże.

Jak duże?

Oto zdjęcie rzadkiej gromady galaktyk.

Jest tak wielka, że światło
przechodząc przez nią

ulega załamaniu

przez ogromną grawitację tej gromady.

Jeżeli przyjrzycie się uważnie się,

to widać pierścienie wokół tej gromady.

By dać wam liczbę,

ta szczególna gromada galaktyk

ma masę ponad miliona miliarda Słońc.

Niewyobrażalne, jak masywne
mogą stać się takie układy.

Jednak oprócz masy,

posiadają dodatkową cechę.

Są izolowanymi układami,

więc możemy o nich myśleć

jak o pomniejszonych wersjach
całego wszechświata.

Wiele pytań, które zadajemy sobie

o wszechświecie w wielkich skalach,

na przykład: "Jak działa grawitacja?",

może zyskać odpowiedź
dzięki badaniom tych układów.

Tyle o bardzo dużym.

Teraz o bardzo gorącym.

Jeżeli ze zdjęcia gromady galaktyk

usuniemy światło pochodzące z gwiazd,

zostanie na nim duża, niebieska plama.

To fałszywy kolor.

Naprawdę widzimy promieniowanie X.

Pytanie brzmi: co, jeśli nie galaktyki,

emituje to światło?

To gorący gaz

o temperaturze miliona stopni,

czyli plazma.

Dlaczego jest tak gorący,

pokazuje poprzedni slajd.

Gigantyczna grawitacja tych układów

przyspiesza cząsteczki gazów
do wielkich prędkości,

a one oznaczają wielkie temperatury.

Na tym polega główna myśl,

jednak nauka to trudna sprawa.

Plazma ma wiele podstawowych cech,

wciąż sprawiających nam kłopot,

stanowiących zagadkę,

wystawiających na próbę rozumienie

fizyki ciał gorących.

Trzecia rzecz:
zgłębianie rzeczy malutkich.

Dla jasności, muszę przedstawić

bardzo niepokojący fakt.

Większość materii wszechświata

nie jest zbudowana z atomów.

Zostaliście okłamani.

Większość składa się z czegoś
bardzo tajemniczego,

co nazywamy ciemną materią.

Nie lubi ona współdziałać z niczym

za wyjątkiem grawitacji.

Chcemy ją lepiej poznać.

Fizyk cząstek elementarnych,

chce poznać wynik
zderzania ze sobą różnych rzeczy.

Ciemna materia nie jest wyjątkkiem.

Jak więc to zrobić?

By na to odpowiedzieć,

zadam kolejne pytanie:

co się dzieje,
gdy gromady galaktyk się zderzają?

Oto zdjęcie.

Gromady galaktyk są reprezentatywnymi

kawałkami wszechświata,
jego zmniejszonymi wersjami.

Składają sie głównie z ciemnej materii,

co widać tu na niebiesko-fioletowo.

Czerwień to gorący gaz,

widać tu też wiele galaktyk.

Jest to akcelerator cząsteczek

na olbrzymią skalę.

To bardzo ważne,

bo oznacza, że niewielkie efekty,

trudne do wykrycia w laboratorium,

mogą być przeniesione

do układu występującego w naturze.

To zabawne.

Powodem, dla którego gromady galaktyk

mogą dać wiedzę o ciemnej materii,

dla którego mogą nauczyć nas

o fizyce bardzo małych skal,

jest fakt, że są one bardzo duże.

Czwarta rzecz: fizyka rzeczy dziwnych.

To, co powiedziałem jest szaleństwem.

Jeżeli jest coś dziwniejszego,

to musi to być to ciemna energia.

Gdy rzucę piłkę w powietrze,

oczekuję, że będzie się wznosić.

Nie sądzę jednak, że będzie się wznosić

ze stale rosnącą prędkością.

Podobnie kosmologowie rozumieją,

czemu wszechświat się rozszerza.

Nie rozumieją, dlaczego rozszerza się

ze stale rosnącą prędkością.

Nazwali przyczynę

tej przyśpieszającej ekspansji,

to ciemna energia.

Chcemy ją bardziej poznać.

Jedno konkretne pytanie brzmi:

jak ciemna energia wpływa na wszechświat

w wielkich skalach?

Zależnie od jej siły,

struktury powstają szybciej lub wolniej.

Problemem struktur wielkich skal
we wszechświecie

jest ich skomplikowanie.

Oto symulacja komputerowa.

Potrzeba sposobu, by ją uprościć.

Lubię myśleć o tym poprzez analogię.

Gdy chcę pojąć zatonięcie Titanica,

najważniejsze nie jest

odtworzenie drobnych pozycji

poszczególnych kawałków statku,
które się zepsuły.

Najważniejszą rzeczą jest

śledzenie dwóch największych części.

Podobnie można
nauczyć się o wszechświecie

w wielkich skalach,

śledząc jego największe elementy,

którymi są gromady galaktyk.

Jako że będę kończył,

możecie czuć się lekko oszukani.

Zacząłem mówić

jak gromady galaktyk są użyteczne,

podałem kilka powodów,

jednak jaka jest realna ich korzyść?

By odpowiedzieć,

użyję cytatu Henry'ego Forda,

pytanego o samochody.

Powiedział wówczas:

"Gdybym spytał ludzi czego chcą,

odpowiedzieliby, że szybszych koni".

Obecnie, jako społeczeństwo mamy

wiele trudnych problemów.

Ich rozwiązania nie są oczywiste.

Nie są to szybsze konie.

Potrzeba olbrzymiej ilości

naukowej pomysłowości.

Musimy się skupić,

skoncentrować,

ale też pamiętać,

że innowacja, pomysłowość, inspiracja...

Te rzeczy pojawiają się,

gdy poszerzamy nasze pole widzenia,

gdy stawiamy krok do tyłu,

gdy się oddalamy.

Nie znam lepszego sposobu

niż badanie wszechświata wokół nas.
Dziękuję.

(Brawa)