Zinātne par astronomija attiecas uz objektiem un notikumiem Visumā. Tas svārstās no zvaigznes un planētas uz galaktikas, tumšā matērija, un tumšā enerģija. Astronomijas vēsture ir piepildīta ar atklājumiem un izpētes stāstiem, sākot ar pirmajiem cilvēkiem, kuri skatījās debesīs, un turpinājās gadsimtu gaitā līdz pat mūsdienām. Mūsdienu astronomi izmanto sarežģītas un sarežģītas mašīnas un programmatūru, lai uzzinātu par visu, sākot no planētu un zvaigžņu veidošanās galaktiku sadursmēs un pirmo zvaigžņu un planētas. Apskatīsim tikai dažus no daudzajiem objektiem un notikumiem, kurus viņi pēta.
Līdz šim daži no aizraujošākajiem astronomijas atklājumiem ir planētas ap citām zvaigznēm. Tos sauc eksoplanetes, un šķiet, ka tie veidojas trīs "aromātos": sauszemes (akmeņaini), gāzes giganti un gāzes "punduri". Kā astronomi to zina? Keplera misija atrast planētas ap citām zvaigznēm ir atklājusi tūkstošiem planētu kandidātu tikai mūsu galaktikas tuvējā daļā. Kad viņi ir atrasti, novērotāji turpina pētīt šos kandidātus, izmantojot citus kosmosa vai zemes teleskopus un specializētus instrumentus, ko sauc par spektroskopiem.
Keplers atrod eksoplanetes, meklējot zvaigzni, kura mirdz, planētai virzoties tai priekšā, no mūsu viedokļa. Tas mums parāda planētas lielumu, pamatojoties uz to, cik daudz zvaigžņu gaismu tā bloķē. Lai noteiktu planētas sastāvu, mums jāzina tās masa, tāpēc var aprēķināt tās blīvumu. Akmeņaina planēta būs daudz blīvāka nekā gāzes gigants. Diemžēl, jo mazāka ir planēta, jo grūtāk ir izmērīt tās masu, īpaši blāvajām un tālajām zvaigznēm, kuras pārbaudījis Keplers.
Astronomi zvaigznēs ar eksoplanetu kandidātiem izmērījuši tādu elementu daudzumu, kas ir smagāki par ūdeņradi un hēliju, kurus astronomi kolektīvi sauc par metāliem. Tā kā zvaigzne un tās planētas veidojas no viena materiāla diska, zvaigznes metalitāte atspoguļo protoplanētiskā diska sastāvu. Ņemot vērā visus šos faktorus, astronomi ir nākuši klajā ar ideju par trim planētu "pamatveidiem".
Divas pasaules, kuras riņķo ap zvaigzni Kepler-56, ir paredzētas zvaigžņu liktenim. Astronomi, kuri pētīja Kepleru 56b un Kepleru 56c, atklāja, ka aptuveni 130 līdz 156 miljonu gadu laikā šīs planētas viņu zvaigzne norīs. Kāpēc tas notiks? Kepler-56 kļūst par sarkanā milzu zvaigzne. Tā kā tas noveco, tas ir uzpūsts apmēram četras reizes lielāks par Sauli. Šī vecumdienu paplašināšanās turpināsies, un galu galā zvaigzne apņems abas planētas. Trešā planēta, kas riņķo ap šo zvaigzni, izdzīvos. Pārējie divi sakarst, tos stiepj zvaigzne pēc gravitācijas spēka, un viņu atmosfēra vārīsies. Ja domājat, ka tas izklausās sveši, atcerieties: mūsu pašu iekšējās pasaules Saules sistēma pēc tāda paša likteņa nonāks dažos miljardos gadu. Kepler-56 sistēma parāda mums mūsu pašu planētas likteni tālā nākotnē!
Tālajā tālajā Visumā astronomi vēro kā četri galaktiku kopas saduras viens ar otru. Papildus zvaigznīšu sajaukšanai darbība atbrīvo arī lielu daudzumu rentgena un radio izstarojumu. Zeme riņķo apkārt Habla kosmiskais teleskops (HST) un Čandras observatorija, kopā ar Ļoti liels masīvs (VLA) Ņūmeksikā izpētīja šo kosmiskās sadursmes ainu, lai astronomi izprastu to, kas notiek, kad galaktiku kopas saduras savā starpā, mehāniku.
HST attēls veido šī saliktā attēla fonu. Rentgenstaru izstarojums, kas noteikts ar Čandra ir zilā krāsā, un VLA redzamā radio emisija ir sarkanā krāsā. Rentgenstari izseko karstas, smalkas gāzes esamībai, kas caurstrāvo reģionu, kurā atrodas galaktiku kopas. Lielais, savādi veidotais sarkanais elements centrā, iespējams, ir reģions, kurā satricina sadursmes ir paātrinošas daļiņas, kas pēc tam mijiedarbojas ar magnētiskajiem laukiem un izstaro radio viļņi. Taisns, iegarens radio izstarojošs objekts ir priekšplāna galaktika, kuras centrālais melnais caurums paātrina daļiņu strūklu divos virzienos. Sarkanais objekts kreisajā apakšējā stūrī ir radio galaktika, kas, iespējams, ietilpst klasterī.
Tur atrodas netālu no Piena Ceļa (30 miljoni gaismas gadu, tieši blakus kosmiskā attālumā) esošā galaktika, kuras nosaukums ir M51. Jūs, iespējams, dzirdējāt, ka to sauc par Virpuļvannu. Tā ir spirāle, līdzīga mūsu pašu galaktikai. Tas atšķiras no Piena Ceļa ar to, ka tas saduras ar mazāku pavadoni. Apvienošanās darbība izsauc zvaigžņu veidošanās viļņus.
Cenšoties izprast vairāk par tās zvaigznes veidojošajiem reģioniem, melnajiem caurumiem un citām aizraujošām vietām, astronomi izmantoja Čandras rentgenstaru observatorija lai savāktu rentgena starojumu, kas nāk no M51. Šis attēls parāda to, ko viņi redzēja. Tas ir redzamas gaismas attēla salikums, kas pārklāts ar rentgena datiem (purpursarkanā krāsā). Lielākā daļa no rentgena avotiem, kas Čandra zāģis ir rentgena bināri faili (XRB). Tie ir objektu pāri, kur kompakta zvaigzne, piemēram, neitronu zvaigzne vai, retāk, melnais caurums, uztver materiālus no riņķojošās pavadošās zvaigznes. Materiālu paātrina kompaktās zvaigznes intensīvais gravitācijas lauks un tas tiek uzkarsēts līdz miljoniem grādu. Tas rada spilgtu rentgena avotu. Čandra novērojumi atklāj, ka vismaz desmit no M51 XRB ir pietiekami gaišas, lai tajās būtu melni caurumi. Astoņās no šīm sistēmām melnie caurumi, iespējams, uztver materiālu no pavadošajām zvaigznēm, kas ir daudz masīvāki par Sauli.
Masīvākā no jaunizveidotajām zvaigznēm, kas tiek veidotas, reaģējot uz gaidāmajām sadursmēm, dzīvos ātri (tikai dažus miljonus gadu), mirs jauna un sabruks, veidojot neitronu zvaigznes vai melnos caurumus. Lielākā daļa XRB, kas satur melnos caurumus M51, atrodas tuvu reģioniem, kur veidojas zvaigznes, parādot to saistību ar liktenīgo galaktisko sadursmi.
Visur, kur astronomi skatās Visumā, viņi atrod galaktikas cik vien viņi var redzēt. Šis ir jaunākais un krāsainākais tālākā Visuma skatījums, ko veidojis Habla kosmiskais teleskops.
Vissvarīgākais šī krāšņā attēla iznākums, kas ir ekspozīciju kopums, kas uzņemts 2003. un 2012. gadā ar uzlabotā kamera apsekojumiem un plašā lauka kamera 3 ir tāda, ka tā nodrošina trūkstošo saiti zvaigznājā veidošanās.
Astronomi iepriekš pētīja Habla īpaši dziļo lauku (HUDF), kas redzamā un gandrīz infrasarkanā gaismā aptver nelielu telpas daļu, kas redzama no Fornax dienvidu puslodes zvaigznāja. Ultravioletās gaismas pētījums apvienojumā ar visiem pārējiem pieejamajiem viļņu garumiem nodrošina tās debesu daļas attēlu, kurā ir aptuveni 10 000 galaktiku. Attēlā redzamās vecākās galaktikas izskatās tā, kā tās būtu tikai dažus simtus miljonus gadu pēc Lielā sprādziena (notikums, kas sāka kosmosa un laika paplašināšanos mūsu Visumā).
Ultravioletais apgaismojums ir svarīgs, atskatoties tik tālu, jo tas nāk no karstākajām, lielākajām un jaunākajām zvaigznēm. Novērojot šajos viļņu garumos, pētnieki tieši aplūko, kuras galaktikas veido zvaigznes un kur zvaigznes veidojas šajās galaktikās. Tas arī ļauj viņiem saprast, kā laika gaitā pieauga galaktikas no mazām karstu jaunu zvaigžņu kolekcijām.