Η επιστήμη του αστρονομία ασχολείται με αντικείμενα και γεγονότα στο σύμπαν. Αυτό κυμαίνεται από αστέρια και πλανήτες προς το τους γαλαξίες, σκοτεινή ύλη, και σκοτεινή ενέργεια. Η ιστορία της αστρονομίας είναι γεμάτη από ιστορίες ανακαλύψεων και εξερευνήσεων, ξεκινώντας από τους πρώτους ανθρώπους που κοίταζαν στον ουρανό και συνεχίζονταν μέσα στους αιώνες μέχρι σήμερα. Οι σημερινοί αστρονόμοι χρησιμοποιούν σύνθετα και εξελιγμένα μηχανήματα και λογισμικό για να μάθουν για τα πάντα από το το σχηματισμό πλανητών και αστεριών στις συγκρούσεις γαλαξιών και το σχηματισμό των πρώτων αστεριών και των πλανήτες. Ας ρίξουμε μια ματιά σε μερικά από τα πολλά αντικείμενα και γεγονότα που μελετούν.
Μέχρι στιγμής, μερικά από τα πιο συναρπαστικά ευρήματα αστρονομίας είναι πλανήτες γύρω από άλλα αστέρια. Αυτά ονομάζονται εξωπλανήτες, και φαίνεται να σχηματίζονται σε τρεις "γεύσεις": χερσαίες (βραχώδεις), γίγαντες αερίου και φυσικούς "νάνους" φυσικού αερίου. Πώς γνωρίζουν οι αστρονόμοι αυτό; Η αποστολή του Κέπλερ για την εύρεση πλανητών γύρω από άλλα αστέρια έχει αποκαλύψει χιλιάδες υποψήφιους πλανήτες μόνο στο κοντινό μέρος του γαλαξία μας. Μόλις εντοπιστούν, οι παρατηρητές συνεχίζουν να μελετούν αυτούς τους υποψηφίους χρησιμοποιώντας άλλα διαστημικά ή επίγεια τηλεσκόπια και εξειδικευμένα όργανα που ονομάζονται φασματοσκόπια.
Ο Κέπλερ βρίσκει εξωπλανήτες ψάχνοντας για ένα αστέρι που σκοτεινιάζει καθώς ένας πλανήτης περνά μπροστά του από την άποψή μας. Αυτό μας λέει το μέγεθος του πλανήτη με βάση το πόσο αστρικό φως μπλοκάρει. Για να προσδιορίσουμε τη σύνθεση του πλανήτη πρέπει να γνωρίζουμε τη μάζα του, έτσι ώστε να μπορεί να υπολογιστεί η πυκνότητά του. Ένας βραχώδης πλανήτης θα είναι πολύ πιο πυκνός από έναν γίγαντα αερίου. Δυστυχώς, όσο μικρότερος είναι ένας πλανήτης, τόσο πιο δύσκολο είναι να μετρηθεί η μάζα του, ειδικά για τα αμυδρά και μακρινά αστέρια που εξετάζει ο Kepler.
Οι αστρονόμοι έχουν μετρήσει την ποσότητα των στοιχείων που είναι βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο, που οι αστρονόμοι ονομάζουν συλλογικά μέταλλα, σε αστέρια με υποψήφιους εξωπλανήτες. Δεδομένου ότι ένα αστέρι και οι πλανήτες του σχηματίζονται από τον ίδιο δίσκο υλικού, η μεταλλικότητα ενός αστέρα αντικατοπτρίζει τη σύνθεση του πρωτοπλαστικού δίσκου. Λαμβάνοντας υπόψη όλους αυτούς τους παράγοντες, οι αστρονόμοι έχουν καταλήξει στην ιδέα των τριών «βασικών τύπων» πλανητών.
Δύο κόσμοι που περιστρέφονται γύρω από το άστρο Kepler-56 προορίζονται για αστρική καταστροφή. Αστρονόμοι που μελετούν το Kepler 56b και το Kepler 56c ανακάλυψαν ότι σε περίπου 130 έως 156 εκατομμύρια χρόνια, οι πλανήτες αυτοί θα καταπιούνται από το αστέρι τους. Γιατί θα συμβεί αυτό; Το Kepler-56 γίνεται α κόκκινο γιγαντιαίο αστέρι. Καθώς μεγαλώνει, έχει φουσκώσει σε περίπου τέσσερις φορές το μέγεθος του Ήλιου. Αυτή η επέκταση γηρατειών θα συνεχιστεί και τελικά, το αστέρι θα κατακλύσει τους δύο πλανήτες. Ο τρίτος πλανήτης που περιστρέφεται γύρω από αυτό το αστέρι θα επιβιώσει. Οι άλλοι δύο θα πάρουν θερμότητα, τεντωμένοι από την βαρυτική έλξη του αστεριού, και οι ατμόσφαιρες τους θα βράσουν μακριά. Αν νομίζετε ότι αυτό ακούγεται ξένο, θυμηθείτε: τους εσωτερικούς κόσμους της δικής μας ηλιακό σύστημα θα αντιμετωπίσει αυτή την ίδια μοίρα σε λίγα δισεκατομμύρια χρόνια. Το σύστημα Kepler-56 μας δείχνει τη μοίρα του πλανήτη μας στο μακρινό μέλλον!
Στο πολύ μακρινό σύμπαν, οι αστρονόμοι παρακολουθούν ως τέσσερα συστάδες γαλαξιών συγκρούονται μεταξύ τους. Εκτός από τα αναμεμιγμένα αστέρια, η δράση απελευθερώνει επίσης τεράστιες ποσότητες ακτίνων Χ και εκπομπών ραδιοφώνου. Η γη-τροχιά Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble (HST) και Παρατηρητήριο Chandra, μαζί με Πολύ μεγάλη διάταξη (VLA) στο Νέο Μεξικό έχουν μελετήσει αυτή τη σκηνή κοσμικής σύγκρουσης για να βοηθήσουν τους αστρονόμους να κατανοήσουν τη μηχανική του τι συμβαίνει όταν τα σύμπλεγμα των γαλαξιών καταρρέουν ο ένας στον άλλο.
ο HST Η εικόνα αποτελεί το φόντο αυτής της σύνθετης εικόνας. Η εκπομπή ακτίνων Χ ανιχνεύτηκε από το Chandra είναι μπλε και η εκπομπή ραδιοσυχνοτήτων που φαίνεται από το VLA είναι κόκκινη. Οι ακτίνες Χ ανιχνεύουν την ύπαρξη καυτού, αδύνατου αερίου που διεισδύει στην περιοχή που περιέχει τις συστάδες των γαλαξιών. Το μεγάλο, περίεργο κόκκινο χαρακτηριστικό στο κέντρο είναι πιθανώς μια περιοχή όπου οι κλονισμοί προκαλούνται από το οι συγκρούσεις επιταχύνουν σωματίδια που στη συνέχεια αλληλεπιδρούν με μαγνητικά πεδία και εκπέμπουν το ραδιόφωνο κυματιστά. Το ευθεία, επίμηκες αντικείμενο εκπομπής ραδιοσυχνοτήτων είναι ένας γαλαξίας του προσκηνίου, του οποίου η κεντρική μαύρη τρύπα επιταχύνει πίδακες σωματιδίων σε δύο κατευθύνσεις. Το κόκκινο αντικείμενο στο κάτω αριστερό μέρος είναι ένας ραδιοηλεκτρικός γαλαξίας που πιθανώς πέφτει στο σύμπλεγμα.
Υπάρχει ένας γαλαξίας εκεί έξω, όχι πολύ μακριά από τον Γαλαξία (30 εκατομμύρια έτη φωτός, δίπλα στην κοσμική απόσταση) που ονομάζεται M51. Μπορεί να έχετε ακούσει ότι ονομάζεται Whirlpool. Είναι μια σπείρα, παρόμοια με τον δικό μας γαλαξία. Διαφέρει από τον Γαλαξία σε ότι συγκρούεται με έναν μικρότερο σύντροφο. Η δράση της συγχώνευσης προκαλεί κύματα σχηματισμού αστεριών.
Σε μια προσπάθεια να κατανοήσουν περισσότερα για τις περιοχές που σχηματίζουν άστρα, τις μαύρες τρύπες και άλλους συναρπαστικούς τόπους, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν Παρατηρητήριο ακτίνων Χ της Chandra για να συγκεντρώσει τις εκπομπές ακτίνων Χ που προέρχονται από το M51. Αυτή η εικόνα δείχνει αυτό που είδαν. Είναι ένα σύνθετο μιας εικόνας ορατού φωτός επικαλυμμένο με ακτινογραφικά δεδομένα (σε μωβ). Οι περισσότερες πηγές ακτίνων Χ Chandra είδαν τα δυαδικά δυαδικά ψηφία (XRBs). Αυτά είναι ζευγάρια αντικειμένων όπου ένα συμπαγές αστέρι, όπως ένα αστέρι νετρονίων ή, σπανιότερα, μια μαύρη τρύπα, συλλαμβάνει υλικό από ένα περιπλανώμενο αστέρι συντροφιάς. Το υλικό επιταχύνεται από το έντονο βαρυτικό πεδίο του συμπαγούς αστέρα και θερμαίνεται σε εκατομμύρια βαθμούς. Αυτό δημιουργεί μια φωτεινή πηγή ακτίνων Χ. ο Chandra παρατηρήσεις αποκαλύπτουν ότι τουλάχιστον δέκα από τα XRBs στο M51 είναι αρκετά φωτεινά ώστε να περιέχουν μαύρες τρύπες. Σε οκτώ από αυτά τα συστήματα οι μαύρες τρύπες είναι πιθανό να συλλαμβάνουν υλικό από τα συντροφικά αστέρια που είναι πολύ πιο μαζικά από τον Ήλιο.
Το πιο τεράστιο από τα νεοσυσταθέντα αστέρια που δημιουργούνται σε απάντηση στις επερχόμενες συγκρούσεις θα ζουν γρήγορα (λίγα μόνο εκατομμύρια χρόνια), θα πεθάνουν μικρά και θα καταρρεύσουν για να σχηματίσουν αστέρια νετρονίων ή μαύρες τρύπες. Τα περισσότερα από τα XRB που περιέχουν μαύρες οπές στο M51 βρίσκονται κοντά στις περιοχές όπου σχηματίζονται αστέρια, δείχνοντας τη σύνδεσή τους με τη μοιραία γαλαξιακή σύγκρουση.
Παντού οι αστρονόμοι κοιτάζουν στο σύμπαν, το βρίσκουν τους γαλαξίες όσο μπορούν να δουν. Αυτή είναι η πιο πρόσφατη και πιο πολύχρωμη ματιά στο μακρινό σύμπαν, που έγινε από το Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.
Το πιο σημαντικό αποτέλεσμα αυτής της πανέμορφης εικόνας, η οποία είναι ένα σύνθετο των εκθέσεων που λαμβάνονται το 2003 και το 2012 με η προηγμένη κάμερα για έρευνες και η ευρεία κάμερα πεδίου 3, είναι ότι παρέχει τον σύνδεσμο που λείπει στο αστέρι σχηματισμός.
Οι αστρονόμοι μελέτησαν στο παρελθόν το Hubble Ultra Deep Field (HUDF), το οποίο καλύπτει ένα μικρό τμήμα του διαστήματος ορατό από τον αστερισμό του νότιου ημισφαιρίου Fornax, σε ορατό και σχεδόν υπέρυθρο φως. Η μελέτη του υπεριώδους φωτός, σε συνδυασμό με όλα τα άλλα διαθέσιμα μήκη κύματος, παρέχει μια εικόνα αυτού του τμήματος του ουρανού που περιέχει περίπου 10.000 γαλαξίες. Οι παλαιότεροι γαλαξίες στην εικόνα φαίνονται όπως θα ήταν μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (το γεγονός που ξεκίνησε την επέκταση του χώρου και του χρόνου στο σύμπαν μας).
Το υπεριώδες φως είναι σημαντικό να κοιτάζουμε πίσω σε αυτό το σημείο γιατί προέρχεται από τα πιο καυτά, μεγαλύτερα και νεότερα αστέρια. Παρατηρώντας σε αυτά τα μήκη κύματος, οι ερευνητές έχουν μια άμεση ματιά σε ποιους γαλαξίες σχηματίζονται αστέρια και όπου τα αστέρια σχηματίζονται μέσα σε αυτούς τους γαλαξίες. Επίσης, τους επιτρέπει να καταλάβουν πώς οι γαλαξίες αυξήθηκαν με την πάροδο του χρόνου, από μικρές συλλογές από καυτά νεαρά αστέρια.