Vitenskapen om astronomi bekymrer seg for objekter og hendelser i universet. Dette spenner fra stjerner og planeter til galakser, mørk materie, og mørk energi. Astronomiens historie er fylt med historier om oppdagelse og utforskning, som begynner med de tidligste menneskene som så mot himmelen og fortsatte gjennom århundrene til i dag. Dagens astronomer bruker komplekse og sofistikerte maskiner og programvare for å lære om alt fra dannelse av planeter og stjerner til kollisjonene i galakser og dannelsen av de første stjernene og planeter. La oss se på bare noen få av de mange objektene og hendelsene de studerer.
Langtfra er noen av de mest spennende astronomifunnene planeter rundt andre stjerner. Disse kalles eksoplaneter, og det ser ut til at de dannes i tre "smaker": bakke (steinete), gassgiganter og "dverger" av gass. Hvordan vet astronomer dette? Kepler-oppdraget for å finne planeter rundt andre stjerner har avdekket tusenvis av planetkandidater i bare den nærliggende delen av galaksen vår. Når de først er funnet, fortsetter observatører å studere disse kandidatene ved hjelp av andre rombaserte eller bakkebaserte teleskoper og spesialiserte instrumenter som kalles spektroskop.
Kepler finner eksoplaneter ved å se etter en stjerne som dimmes når en planet passerer foran den fra vårt synspunkt. Som forteller oss planetens størrelse basert på hvor mye stjernelys den blokkerer. For å bestemme planets sammensetning trenger vi å kjenne dens masse, slik at dens tetthet kan beregnes. En steinete planet vil være mye tettere enn en gassgigant. Dessverre, jo mindre en planet, desto vanskeligere er det å måle massen, spesielt for de svake og fjerne stjernene som er undersøkt av Kepler.
Astronomer har målt mengden av elementer som er tyngre enn hydrogen og helium, som astronomer samlet kaller metaller, i stjerner med eksoplanettkandidater. Siden en stjerne og planetene dannes fra den samme materialskiven, gjenspeiler metallisiteten til en stjerne sammensetningen av den protoplanetære disken. Tatt i betraktning alle disse faktorene har astronomer kommet på ideen om tre "grunnleggende typer" planeter.
To verdener som kretser rundt stjernen Kepler-56 er bestemt til stjernedømmet. Astronomer som studerer Kepler 56b og Kepler 56c oppdaget at om 130 til 156 millioner år vil disse planetene bli slukt opp av stjernen deres. Hvorfor skal dette skje? Kepler-56 blir en rød kjempestjerne. Når den eldes, har den oppblåst til omtrent fire ganger så stor solens størrelse. Denne aldersutvidelsen vil fortsette, og til slutt vil stjernen oppsluke de to planetene. Den tredje planeten som går i bane rundt denne stjernen vil overleve. De to andre vil bli oppvarmet, strukket av stjernens gravitasjonstrekk, og atmosfærene vil koke bort. Hvis du tror dette høres fremmed ut, husk: våre egne indre verdener solsystemet vil møte den samme skjebnen om noen milliarder år. Kepler-56-systemet viser oss skjebnen til vår egen planet i den fjerne fremtid!
I det fjerntliggende universet ser astronomer på som fire klynger av galakser kolliderer med hverandre. I tillegg til å blande stjerner, slipper handlingen også enorme mengder røntgen- og radioutslipp. Jorden går i bane Hubble romteleskop (HST) og Chandra-observatoriet, sammen med Veldig stort utvalg (VLA) i New Mexico har studert denne kosmiske kollisjonsscenen for å hjelpe astronomer til å forstå mekanikken i hva som skjer når galakse klynger krasjer inn i hverandre.
De HST bildet danner bakgrunnen for dette sammensatte bildet. Røntgenutslippet oppdaget av Chandra er i blått og radioutslipp sett av VLA er i rødt. Røntgenbildene sporer eksistensen av varm, tynn gass som gjennomsyrer området som inneholder galakse-klyngene. Det store, merkelig-formede røde trekket i sentrum er sannsynligvis et område der sjokk forårsaket av kollisjoner er akselererende partikler som deretter samvirker med magnetiske felt og sender ut radioen bølger. Det rette, langstrakte radioemitterende objektet er en forgrunnen galakse hvis sentrale sorte hull er akselererende jetfly av partikler i to retninger. Den røde gjenstanden nede til venstre er en radiogalakse som sannsynligvis faller inn i klyngen.
Det er en galakse der ute, ikke så langt fra Melkeveien (30 millioner lysår, like ved siden av i kosmisk avstand) kalt M51. Du har kanskje hørt det heter boblebadet. Det er en spiral, som ligner vår egen galakse. Det skiller seg fra Melkeveien ved at den kolliderer med en mindre følgesvenn. Handlingen av fusjonen utløser bølger av stjernedannelse.
I et forsøk på å forstå mer om dets stjernedannende regioner, dets sorte hull og andre fascinerende steder, brukte astronomene Chandra røntgenobservatorium å samle opp røntgenutslipp som kommer fra M51. Dette bildet viser hva de så. Det er en sammensatt av et synlig lysbilde som er lagt med røntgendata (i lilla). De fleste av røntgenkildene som Chandra sag er røntgenbinarier (XRB). Dette er par gjenstander der en kompaktstjerne, for eksempel en nøytronstjerne eller, mer sjelden, et svart hull, fanger materiale fra en omløpende ledsagerstjerne. Materialet blir akselerert av kompressstjernens intense gravitasjonsfelt og oppvarmet til millioner av grader. Det skaper en lys røntgenkilde. De Chandra observasjoner avslører at minst ti av XRB-ene i M51 er lyse nok til å inneholde sorte hull. I åtte av disse systemene fanger de sorte hullene sannsynligvis materiale fra ledsagerstjerner som er mye mer massiv enn solen.
De mest massive av de nyopprettede stjernene som blir skapt som svar på de kommende kollisjonene, vil leve raskt (bare noen få millioner år), dø ung og kollapse for å danne nøytronstjerner eller sorte hull. De fleste av XRB-ene som inneholder sorte hull i M51 er lokalisert nær regioner der stjerner dannes, noe som viser sin forbindelse til den skjebnesvangre galaktiske kollisjonen.
Overalt hvor astronomer ser i universet, finner de galakser så langt de kan se. Dette er det siste og mest fargerike utseendet på det fjerne universet, laget av Hubble romteleskop.
Det viktigste utfallet av dette nydelige bildet, som er en sammensatt av eksponeringer tatt i 2003 og 2012 med Advanced Camera for Surveys and the Wide Field Camera 3, er at det gir den manglende lenken i stjerne formasjon.
Astronomer studerte tidligere Hubble Ultra Deep Field (HUDF), som dekker en liten del av synlig plass fra den sørlige halvkulekonstellasjonen Fornax, i synlig og nær infrarødt lys. Studien av ultrafiolett lys, kombinert med alle andre tilgjengelige bølgelengder, gir et bilde av den delen av himmelen som inneholder rundt 10.000 galakser. De eldste galaksene i bildet ser ut som de ville bare noen hundre millioner år etter Big Bang (hendelsen som begynte utvidelsen av rom og tid i vårt univers).
Ultraviolett lys er viktig for å se tilbake så langt fordi det kommer fra de hotteste, største og yngste stjernene. Ved å observere på disse bølgelengdene, får forskere et direkte blikk på hvilke galakser som danner stjerner og hvor stjernene dannes innenfor disse galaksene. Det lar dem også forstå hvordan galakser vokste over tid, fra små samlinger av varme unge stjerner.