Tiede tähtitiede koskee itseään maailmankaikkeuden esineissä ja tapahtumissa. Tämä vaihtelee välillä tähdet ja planeetat että galaksit, pimeä aineja tumma energia. Tähtitieteen historia on täynnä löytö- ja tutkimusjuttuja, jotka alkavat varhaisimmista ihmisistä, jotka katsoivat taivasta ja jatkuivat vuosisatojen läpi nykypäivään. Nykypäivän tähtitieteilijät käyttävät monimutkaisia ja hienostuneita koneita ja ohjelmistoja oppiakseen kaiken planeettojen ja tähtien muodostuminen galaksien törmäyksiin ja ensimmäisten tähtien ja planeetat. Katsotaanpa vain muutamia niistä tutkituista monista kohteista ja tapahtumista.
Ylivoimaisesti jotkut mielenkiintoisimmista tähtitieteen löytöistä ovat planeettoja muiden tähtijen ympärillä. Näitä kutsutaan eksoplaneettojen, ja ne näyttävät muodostuvan kolmeen "makuun": maanpäälliset (kiviset), kaasu jättiläiset ja kaasun "kääpiöt". Kuinka tähtitieteilijät tietävät tämän? Keplerin tehtävä löytää planeettoja muiden tähtijen ympäriltä on paljastanut tuhansia planeettaehdokkaita aivan lähellä galaksiamme. Löytyneensä tarkkailijat jatkavat näiden ehdokkaiden tutkimista käyttämällä muita avaruus- tai maapallon kaukoputkia ja spektroskoopeiksi kutsuttuja erikoisvälineitä.
Kepler löytää eksoplaneettoja etsimällä tähtiä, joka himmenee, kun planeetta kulkee sen edessä meidän näkökulmastamme. Se kertoo meille planeetan koon sen perusteella, kuinka paljon tähtivaloa se estää. Maapallon koostumuksen määrittämiseksi meidän on tiedettävä sen massa, jotta sen tiheys voidaan laskea. Kivinen planeetta on paljon tiheämpi kuin kaasu jättiläinen. Valitettavasti, mitä pienempi planeetta, sitä vaikeampaa on mitata sen massaa, etenkin Keplerin tutkimien himmeiden ja etäisten tähtien kohdalla.
Tähtitieteilijät ovat mitattaneet vetyä ja heliumia raskaampien alkuaineiden määrää, joita tähtitieteilijät kutsuvat yhdessä metalleiksi, tähtiin, joissa on planeettaehdokkaita. Koska tähti ja sen planeetat muodostavat samasta materiaalilevystä, tähden metallisuus heijastaa protoplanetaarisen levyn koostumusta. Kun kaikki nämä tekijät otetaan huomioon, tähtitieteilijät ovat keksineet ajatuksen kolmesta "perustyypistä" planeetoista.
Kaksi tähdet Kepler-56 kiertävää maailmaa on tarkoitettu tähtikuolemaan. Tähtitieteilijät, jotka tutkivat Kepler 56b: tä ja Kepler 56c: tä, havaitsivat, että noin 130–156 miljoonan vuoden kuluttua tähdet nielaisevat nämä planeetat. Miksi tämä tapahtuu? Kepler-56 on tulossa punainen jättiläinen tähti. Ikääntyessään se on turvonnut noin neljä kertaa auringon kokoiseksi. Tämä vanhuuden laajeneminen jatkuu, ja lopulta tähti imee nämä kaksi planeettaa. Kolmas planeetta, joka kiertää tätä tähtiä, selviää. Kaksi muuta kuumenee, venyttää tähden gravitaatiovetämällä, ja heidän ilmakehänsä kiehuu pois. Jos luulet tämän kuulostavan vieraalta, muista: oman sisämaailmamme aurinkokunta kohtaa saman kohtalon muutamassa miljardissa vuodessa. Kepler-56-järjestelmä näyttää meille oman planeettamme kohtalon kaukaisessa tulevaisuudessa!
Kaukaisessa universumissa tähtitieteilijät tarkkailevat neljää galaksiklusterit törmäävät keskenään. Tähtien sekoittamisen lisäksi toiminnasta vapautuu myös valtavia määriä röntgen- ja radiopäästöjä. Maan kiertävä Hubble-avaruuskaukoputki (HST) ja Chandran observatorio, kanssa Erittäin suuri joukko (VLA) New Mexico on tutkinut tätä kosmista törmäyskohtausta auttaakseen tähtitieteilijöitä ymmärtämään mekaniikkaa siitä, mitä tapahtuu, kun galaksiklusterit törmäävät toisiinsa.
HST kuva muodostaa tämän yhdistelmäkuvan taustan. Röntgen-säteily havaittu Chandra on sinisellä ja VLA: n näkemä radiosäte on punainen. Röntgensäteet jäljittävät kuuman, taipuvaisen kaasun olemassaolon, joka läpäisee alueen, joka sisältää galaksiklusterit. Suuri, omituisen muotoinen punainen piirre keskellä on luultavasti alue, jolla törmäykset ovat kiihdyttäviä hiukkasia, jotka sitten vuorovaikutuksessa magneettikentien kanssa ja lähettävät radion aaltoja. Suora, pitkänomainen radiosäteilevä esine on etualana oleva galaksi, jonka keskimääräinen musta reikä kiihdyttää hiukkassuihkua kahteen suuntaan. Vasemmassa alakulmassa oleva punainen esine on radiogalaksi, joka todennäköisesti putoaa klusteriin.
Siellä on galaksi, ei liian kaukana Linnunradasta (30 miljoonaa valovuotta, aivan vieressä kosmisessa etäisyydessä), nimeltään M51. Olet ehkä kuullut sen nimeltä Whirlpool. Se on spiraali, samanlainen kuin oma galaksi. Se eroaa Linnunradasta siinä, että se törmää pienemmän kumppanin kanssa. Sulautuman toiminta laukaisee tähtiä muodostuvien aaltojen.
Yrittäessään ymmärtää enemmän tähtiä muodostavista alueista, sen mustista reikistä ja muista kiehtovista paikoista, tähtitieteilijät käyttivät Chandran röntgen observatorio kerätäkseen M51: stä tulevia röntgensäteitä. Tämä kuva näyttää mitä he näkivät. Se on yhdistelmä näkyvän valon kuvasta, joka on päällekkäin röntgendatan kanssa (violetti). Suurin osa röntgenlähteistä Chandra saha ovat röntgenbinaareja (XRB). Nämä ovat paria esineitä, joissa kompakti tähti, kuten neutronitähti tai, harvemmin, musta aukko, vangitsee materiaalin kiertävästä seuratähdestä. Materiaalia kiihdyttää pienikokoisen tähden voimakas painovoimakenttä ja kuumennetaan miljooniin asteisiin. Se luo kirkkaan röntgenlähteen. Chandra havainnot paljastavat, että ainakin kymmenessä M51: n XRB: stä on riittävän kirkas sisältämään mustia reikiä. Kahdeksassa näistä järjestelmistä mustat aukot vangitsevat todennäköisesti materiaalia seuratähteiltä, jotka ovat paljon massiivisempia kuin aurinko.
Massiivisin äskettäin muodostuvista tähtiistä, jotka luodaan vastauksena tuleviin törmäyksiin, elää nopeasti (vain muutama miljoona vuotta), kuolee nuorena ja romahtaa muodostaen neutronitähtiä tai mustia aukkoja. Suurin osa M51: n mustia aukkoja sisältävistä XRB: eistä sijaitsee lähellä alueita, joissa tähtiä muodostuu, mikä osoittaa niiden yhteyden kohtalokkaan galaktisen törmäyksen kohdalle.
Astronomit katsovat kaikkialle maailmankaikkeuteen galaksit niin pitkälle kuin he voivat nähdä. Tämä on viimeisin ja värikkäin katsaus kaukaiseen maailmankaikkeuteen Hubble-avaruuskaukoputki.
Tämän upea kuvan, joka on yhdistelmä vuosina 2003 ja 2012 otettujen valotusten tärkein tulos Advanced Camera for Surveys ja Laajakenttäkamera 3 ovat, että se tarjoaa puuttuvan linkin tähdellä muodostus.
Tähtitieteilijät ovat aiemmin tutkineet Hubble Ultra Deep Field -kenttää (HUDF), joka kattaa pienen osan avaruudesta, joka on näkyvissä eteläisen pallonpuoliskon Consnax-tähdistöstä näkyvässä ja lähellä infrapunavalossa. Ultraviolettivalotutkimus yhdistettynä kaikkiin muihin käytettävissä oleviin aallonpituuksiin antaa kuvan taivaan osasta, joka sisältää noin 10 000 galaksia. Kuvan vanhimmat galaksit näyttävät siltä, kuin ne olisivat vain muutaman sadan miljoonan vuoden kuluttua Isosta räjähdyksestä (tapahtuma, joka aloitti avaruuden ja ajan laajenemisen maailmankaikkeudessa).
Ultraviolettivalo on tärkeä tähän taaksepäin katsotessaan, koska se tulee kuumimmista, suurimmista ja nuorimmista tähdistä. Tarkkailemalla näillä aallonpituuksilla tutkijat saavat suoraan kuvan siitä, mitkä galaksit muodostavat tähtiä ja missä tähdet muodostuvat noissa galakseissa. Se antaa heille myös ymmärtää kuinka galaksit kasvoivat ajan myötä pienten kuumien nuorten tähtien kokoelmista.