"Hitta vår plats i universum" av Hélène Courtois
(Bild: © MIT Press)
Den nyligen översatta boken "Hitta vår plats i universum, "ut idag (21 maj), beskriver hur forskare upptäckte den enorma supercluster av galaxer som innehåller Vintergatan - med noggranna beräkningar för att avslöja superclusterns intrikata, fjäderformade form.
2014 var den franska astrofysiker Hélène Courtois en del av ett forskarteam som upptäckte superclustern, som är känd som Laniakea ("omätbar himmel" på Hawaiian). Laniakea är mer än 500 miljoner ljusår i diameter och innehåller ungefär 100 000 galaxer, vars ljusaste är vår egen mjölkväg. Dessa galaxer verkar röra sig mot det som kallas "den stora attraktionen", en osynlig kraft 160 000 miljoner ljusår bort som drar galaxer i Laniakea mot det obestämt.
För att bestämma Lanaikeas omfattning mätte forskarteamet avståndet från jorden till andra galaxer och mätte sedan varje galaxens rörelse på grund av andra föremåls gravitationella drag. Forskarna fann att vissa galaxer tenderade att röra sig i en riktning, vissa i en annan - men eftersom varje galax rör sig mot en plats som kallas den stora attraktionen, finns det en yttre gräns även för något så stort som Lanaikea. Från och med 2014 har vi vetat var den yttre gränsen ligger. Nu när Laniakea har identifierats fokuserar Courtois på att hitta orsakerna till en pågående, snabbare expansion av galaxer.
Courtois, professor vid University of Claude Bernard Lyon 1 i Frankrike, skrev en fransk berättelse om upptäckten av Laniakea 2016. Nu har MIT Press publicerat en engelsk version med titeln "Hitta vår plats i universum." Boken beskriver Courtois egen resa som astrofysiker, samtidigt som han berättar historien om mer än två decennier av arbete som kulminerade i upptäckten av Laniakea. Det är en tillgänglig och engagerande volym, ljus på ekvationer men vattnar med personliga anekdoter. Space.com fick nyligen Courtois för att diskutera strävan efter Laniakea, vad som händer nu och varför vetenskapen aldrig borde vara högtidlig.
Space.com: Varför valde du att berätta historien om att upptäcka Laniakea som en uppdrag?
Hélène Courtois: Jag gillar berättelser. När jag deltog i en föreläsning som student gillade jag verkligen när personen skulle låta det låta som en berättelse. Jag trodde att det var bättre att ge berättelsen på det sätt jag upplevde den i tid, snarare än att ge ett kapitel om hur du gör din astrostatistik, hur du observerar, hur du gör ...
Det är kanske lite mindre vanligt att göra det på detta sätt. Så jag var angelägen om att prova det som en historia.
Space.com: Du nämner mot början av boken att du i vissa fall gav upp matematisk precision eller mycket exakt vetenskap för att vara begriplig. Varför tog du det beslutet?
Courtois: Det var lätt för mig att fatta detta beslut, för jag gillar faktiskt att prata med den stora allmänheten om vetenskap. Jag förstod mycket snabbt att du inte behöver ekvationer, faktiskt, om du ger människor en känsla av fysik. Till mig, matematik är ett språk, så jag kan förklara saker med matematik, men jag kan också förklara samma saker med ord. Matematik är bara ett annat språk som gör att du kan gå in på några mer abstrakta begrepp, men du behöver dem inte för att förstå en stor bild av en berättelse.
Jag gillar att kunna förklara denna vetenskap till ett 6-årigt barn, en tonåring och någon som redan vet en hel del saker - och jag kan anpassa mig.
Space.com: Du framhäver oheraldiska kvinnor i astrofysikens historia genom hela boken. Tror du att astrofysik har blivit mer uppskattad av kvinnors bidrag under din livstid?
Courtois: I Frankrike är bara 9% av alla professorer inom partikelfysik eller astrofysik kvinnor, medan det vid ingången till universitetet finns 25% av flickorna i fysik. Det borde finnas minst 25% kvinnor som är fullständiga professorer. Min idé att lyfta fram kvinnliga astronomer var att visa att det är möjligt. Det var inte riktigt att göra en stor sak med det, för mina manliga kollegor är supernice, supercool. Jag älskar dem. Vi har inga problem. Men vi ser inte tillräckligt med flickor i STEM. Och jag vet inte riktigt varför. ... Det är inte ett problem mellan flickor och pojkar. Det är något annat.
Space.com: Ett annat tema i din bok är att vetenskapen är en process för kontinuerlig upptäckt och lärande och att vara villig att ändra ditt sinne när nya data dyker upp. Varför valde du att betona det?
Courtois: När studenter kommer till mig för att göra en praktik, tror de att jag kommer att ge dem ett mycket specifikt ämne och att jag vet vad de kommer att göra vecka 1, vecka 2, vecka 3, vecka 4. ... Jag säger dem att jag kommer att ge dem en fråga , och vi kommer att arbeta med den här frågan, och i slutet av 2-3 månader kommer vi att ha fler frågor än vi hade i början. Men de är så glada, eftersom ju fler frågor du har det betyder att du hittade lite av svaret på vägen och frågan blir mer och mer intressant. Den första frågan är ibland väldigt bred, men sedan är det alla små frågor som är de mest intressanta. Jag ville förklara det här.
Space.com: Så när du kom till bokens vetenskap beror din upptäckt av vår supercluster på något som kallas den stora attraktionen. Vad är det?
Courtois: The Great attractor är en plats i universum, inte så långt ifrån oss. Alla galaxer [i vår supercluster], inklusive vår, konvergerar i denna riktning. Men det är en plats vi inte kan observera. [Den stora attraktionen ligger i "Zon av undvikande", där ett överflöd av gas och damm gör det omöjligt att se någonting.] Till exempel [föreställ dig att] du vill kolla in i vardagsrummet för din granne eftersom det är mycket intressant - men du har ett träd framför ditt fönster, så att du inte kan se vardagsrummet direkt. Det är lite irriterande. Vi kallar det den stora attraktionen eftersom galaxerna rör sig mycket snabbt i denna riktning.
Ibland skulle folk fråga mig var jag kan titta med min kikare eller mitt teleskop för att se Laniakea. Och jag skulle säga dem att det är överallt runt dig --- norra halvklotet, södra halvklotet. Om du vill titta på Laniakea är det svårast att hitta, för vi är inne i det.
Space.com: Du diskuterar också ett koncept som kallas "märklig hastighet." Vilka är speciella hastigheter, och hur hjälpte de att identifiera Laniakea?
Courtois: Speciella hastigheter är galaxernas hastigheter på grund av gravitation. Mass lockar till sig en annan massa. Speciell hastighet är hastigheten på grund av massan som är fördelad runt en galax i universum. Och vi måste vara försiktiga, eftersom universum expanderar - men det är inte en verklig hastighet när en galax försvinner från en annan galax på grund av expansion.
Låt oss till exempel säga att du har en rutig duk i bistrocaféet, och du har två pints öl som sitter på duken, och om du sträcker duken så att alla rutorna kommer att expandera och de två pintsna kommer att försvinna ena från den andra eftersom du sträcker duken. Så detta är expansion - men vi bryr oss faktiskt inte om det. Det är väldigt lätt att ta bort denna hastighet, eftersom det bara är utrymmet för rutnätet under som expanderar. Det är faktiskt inte en fysisk hastighet. Men med de två ölparterna har de en massa och de vill bli närmare varandra, så de lockas. Vi vill mäta denna mycket lilla attraktionshastighet - det är den speciella hastigheten. [Forskare beräknade speciella hastigheter för varje galax i vår superkluster relativt Jorden. Som forskarna noterade när man tillkännager Laniakea, "en karta med speciella hastigheter kan översättas till en karta över materiens fördelning." Detta var vad de gjorde för att upptäcka omfattningen av Laniakea.]
När jag skrev boken tänkte jag att jag skulle skriva "gravitationshastighet", men den speciella hastigheten är den term vi använder i vetenskapen.
Space.com: Vad är det mest spännande i horisonten för din forskning?
Courtois: När du hittar bara en supercluster finns det naturligtvis en fråga - har vi rätt eller har vi fel? Vi har nu hittat 10 superkluster, så vi är mycket försäkrade om att det vi gör är korrekt.
Nu är den stora frågan jag har med mitt team: Vad är gravitation och varför flyger galaxer i andra superkluster så snabbt? Vi kan behöva ändra språket för hur vi beskriver hastigheten - vi kan behöva ändra gravitationsekvationerna.
För närvarande tycker 50% av fysikerna att vi bör leta efter osynliga ämnen. Jag kallar det aldrig "mörk materia, "för om det var mörkt kunde vi se det. Inte bara vill vi förstå gravitation, vi vill förstå acceleration av expansionen av galaxer. Jag säger alltid acceleration av expansionen istället för" mörk energi "eftersom det inte är mörkt - Om det var mörk energi, skulle vi se det. För närvarande är den bästa termen accelerationen av expansionen.
Space.com: Mot slutet av boken säger du: "Vetenskap är inte högtidligt." Utöka det.
Courtois: Du kan vara glad att göra det här jobbet. Människor tycker att vetenskapen är så allvarlig, och det är inte så jag lever mitt jobb, och det är inte så som mina kollegor lever sitt jobb. Min kollega Brent Tully vid University of Hawaii säger att vi "spelar på allvar." Universum är så vackert, och jag kan förstå hur denna skönhet är sammansatt - den är lekfull, den är glad, massor av lycka som gör vetenskap.
Om du förstår något och det stannar i din låda är det samma som att du inte förstår det om det bara är för dig. Om du dör är det inte ny kunskap för mänskligheten. Det enda sättet att göra vetenskapen framåt är att berätta för alla!
Denna intervju har redigerats för längd och tydlighet. Du kan köp "Hitta vår plats i universum" på Amazon.com.
- Denna 3D-färgkarta med 1,7 miljarder stjärnor i Vintergatan är den bästa någonsin
- Möt Hyperion: Colossal Supercluster i det tidiga universum
- Supercluster of Galaxies Space Wallpaper
