نجوم و اختر شناسی

آیا مشتری قمرهای اولیه خود را خورده است! تحقیقات نشان می‌دهد چهار قمر گالیله‌‏ای مشتری، آخرین بازماندگان از حداقل پنج نسل از اقماری هستند که زمانی به دور مشتری در گردش بوده و این سیاره تعداد زیادی از آنها را بلعیده است.
«روبین کانوپ» (Robin Canup)، از موسسه پژوهشی جنوب‏غرب در کلرادو می‏گوید: "احتمالا مشتری سایر اقمار را که ممکن است تعداد آنها بیش از بیست عدد نیز بوده باشد، در روزهای ابتدایی شکل‏گیری منظومه شمسی بلعیده‏ است."
چهار قمر گالیله‎ای مشتری نقش پررنگی در تاریخ علم ایفا کرده‌اند. کشف آن‏ها توسط گالیله در 400 سال قبل، مدرک انکارناپذیری بر این واقعیت بود که همه‏ اجرام آسمانی به دور زمین نمی‏گردند. اما تا به امروز هیچ کس تصور نمی‏کرد مشتری روزگاری قمرهای بسیار بیشتری داشته است. تا به امروز وجود 63 قمر برای مشتری به طور قطعی به اثبات رسیده است.
بنا به گفته کانوپ، منجمان دیر زمانی است از رازهایی که راجع به نحوه شکل‌گیری مشتری و قمرهایش در شبیه‏سازی‏های رایانه‏ای نمایان می‏شود آگاهند. مدل‏های کنونی نشان‏ می‏دهند که جرم قرص مواد اطراف مشتری، که قمرهای مشتری را ایجاد کرده‏ است، چند ده درصد جرم این سیاره غول‏پیکر بوده است. این در حالی است که تنها دو درصد این جرم برای به وجود آوردن قمرهای کنونی کفایت می‌کند.
به گزارش ماهنامه نجوم، اکنون کانوپ و همکارش «ویلیام وارد» (William Ward) معتقدند که پرده از این راز برداشته‏اند. اگر باقی اقمار وقتی‏ شکل گرفته باشند که قرص اطراف مشتری هنوز وجود داشته است، این تفاوت جرم قابل توضیح خواهد بود. به اعتقاد کانوپ، در این بین، برهم‏ کنش قمرها و مواد درون قرص یک فرآیند کلیدی به شما می‌رود. این برهم ‏کنش باعث حرکت مارپیچی قمرها به سمت مشتری و در نهایت بلعیده شدن توسط این غول گازی شده است.
این نظریه ناهمخوانی‏های موجود در شبیه‏سازی‏های پیشین را نشان می‌دهد. کانوپ می‏گوید:"وقتی یک گروه از قمرها توسط مشتری بلعیده‏ می‏شدند، به سرعت گروه دیگری از آن‏ها شروع به شکل‏گیری می‏کردند." او می‏ افزاید: "ممکن است پنج نسل مختلف از قمرها به وجود آمده باشند. قمرهای گالیله‏ای فعلی زمانی شکل گرفته‌اند که تزریق مواد از منظومه شمسی به دیسک اطراف مشتری متوقف شد و به این ترتیب این قمرها از سرنوشت غم‌انگیز همتایان پیشین خود نجات یافتند."
طبق نظریه کانوپ و وارد، جرم کلی هر نسل از اقمار یکسان بوده است، ولی تعداد قمرها ممکن است متفاوت بوده باشد. کانوپ می‌گوید: "ما فکر می‏کنیم فرآیند مشابهی برای زحل نیز رخ داده است که در آنجا نسل آخر قمرها یک قمر بزرگ دارد- تیتان-."

همشهري آنلاين

نگاهی دقیق به صلیب اینشتین سرانجام با اتصال ابزار درشت و ریزهمگرایی به عدسی تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه‌ جنوبی اروپا، اخترشناسان از این پس می‌توانند مناطقی از آسمان با ابعاد‌ کوچکتر از یک میلیونیم ثانیه قوسی را بررسی کنند.
این اندازه‌ متناسب است با اندازه یک سکه 25 سنتی چنان چه از فاصله 1/3 میلیون کیلومتری (در حدود 13 برابر فاصله تا ماه) دیده شود. اخترشناسان با افزودن یک ذره‌بین دوگانه طبیعی به تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا (VLT) قسمت‌های داخلی قرص اطراف یک سیاه‌چاله‌ بسیار پرجرم را که 10 میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد به دقت بررسی کردند. آن‌ها که با استفاده از روش فوق قادر به مطالعه‌ جزئیات قرص با دقتی در حدود 1000 مرتبه بیشتر از بهترین تلسکوپ‌های جهان بودند، موفق به ارائه اولین اثبات رصدی مدل‌های نظری رایج این‌گونه قرص‌ها شدند.
گروهی از اخترشناسان از اروپا و ایالات متحده به مطالعه‌ "صلیب اینشتین" که یک سراب کیهانی معروف است پرداختند. این آرایش صلیب گونه شامل چهار تصویر از یک منبع دوردست است. این تصاویر متعدد نتیجه همگرایی گرانشی ناشی از یک کهکشان پرجرم پیش‌زمینه است، پدیده‌ای که توسط آلبرت اینشتین به عنوان یکی از نتایج نظریه‌ نسبیت عام وی پیش‌بینی شده بود.
منبع نور در مسئله صلیب اینشتین، یک اختروش است که تقریبا 10 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد، در صورتی که کهکشان همگرا 10 مرتبه نزدیک‌تر است. میدان گرانشی کهکشان همگرا خمیده شده و پس از تقویت نور اختروش باعث بزرگ‌تر دیده شدن آن می شود. این اثر بزرگنمایی که به ریزهمگرایی(microlensing) معروف است و در آن یک کهکشان نقش یک ذره‌بین کیهانی یا یک تلسکوپ طبیعی را ایفا می‌کند، در اخترشناسی بسیار مفید واقع می‌شود به طوری که امکان رصد اجرام دور دستی را که با استفاده از تلسکوپ‌های کنونی برای مطالعه بسیار کم نور و ضعیف هستند فراهم می‌‌کند.
فردریک کوربین، مدیر پروژه مطالعه‌ صلیب اینشتین با تلسکوپ VLT می‌گوید: "تلفیق این بزرگنمای طبیعی با تلسکوپ VLT دقیق‌ترین جزئیاتی که تاکنون به دست آمده را در اختیار ما می‌گذارد". همچنین علاوه بر درشت همگرایی کهکشان‌ها که حکم عدسی اولیه را دارد، ستارگان موجود در کهکشان‌های همگرا نیز همانند عدسی‌های ثانویه به منظور ایجاد یک بزرگنمایی اضافی عمل می‌کنند. این بزرگنمایی دوم بر پایه‌ همان اصل حاکم بر درشت همگرایی است ولی در مقیاس کوچک‌تر و چون ستارگان بسیار کوچک‌تر از کهکشان‌ها هستند، این بزرگنمایی به ریزهمگرایی شناخته شده است.
از آن جا که ستارگان در کهکشان همگرا در حال حرکت هستند، بزرگنمایی ریزهمگرایی نیز با زمان تغییر می‌کند. از روی زمین روشنایی تصاویر یک جرم دوردست به دلیل ریزهمگرایی حول یک مقدار میانگین دستخوش نوسان و یا سوسو زدن می‌شود.

ماهنامه نجوم

مشاهده سیارات با تلسکوپ جهانی در اينترنت ناسا و مایکروسافت می‌خواهند داده‌های ناسا درباره سیارات را به وسیله پروژه تلسکوپ جهانی در اینترنت منتشر کنند.
به گزارش ناسا در این پروژه مشترک، ناسا و مایکروسافت به صورت مشترک زیرساخت‌ها و فن‌آوری‌های مورد نیاز برای برای نشر داده‌های ناسا در تلسکوپ جهانی مایکروسافت را تامین خواهند کرد.
تلسکوپ جهانی (WorldWide Telescope) یک برنامه اینترنتی رایگان است که به گروه وسیعی از کاربران امکان خواهد داد بر جاهای مختلف کیهان نگاه کنند. در میان داده‌هایی که ناسا در اختیار مایکروسافت قرار خواهد داد تا در پروژه تلسکوپ جهانی منتشر شوند تصاویر علمی با کیفیت بالا از و داده‌هایی از مریخ و ماه وجود دارد.
تلسکوپ جهانی که بوسیله شاخه پژوهشی مایکروسافت ایجاد شده است، تصاویر تلسکوپ فضایی هابل، مرکز رصد پرتو ایکس چاندرا (Chandra X-Ray Observatory Center) بررسی دیجیتال آسمانی سلون (Sloan Digital Sky Survey) را به هم پیوند می‌دهد.[تلسکوپ اینترنتی هم رسيد]
در این طرح مشترک مرکز تحقیقاتی ایمز ناسا در کالیفرنیا بیش از 100 ترابایت داده را پردازش خواهد کرد، این میزان اطلاعات را می‌توان در 20 هزار دی‌وی‌دی ذخیره کرد.
قرار است این داده‌ها در سال 2009 توسط تلسکوپ جهانی مایکروسافت به کاربران در اینترنت عرضه شود.
تلسکوپ جهانی هم‌چنین تصاویری را که مدارگرد شناسایی مریخ ناسا(MRO) به زمین مخابره کرده است به کاربران ارائه می‌کند. MRO که در سال 2005 به فضا پرتاب شد با یک دوربین بسیار قوی از مریخ تصویربرداری کرده است و بیشتر از تمامی ماموریت‌های پیشن مدارگردهای مریخ داده به زمین مخابره کرده است.
تونی هی معاون رئیس شاخه پژوهشی مایکروسافت در باره این پروژه مشترک می‌گوید: این همکاری مشترک بین مایکروسافت و ناسا مردم را در سراسر جهان قادر خواهد ساخت که تصاویر جدیدی از ماه و مریخ در یک محیط دوسویه از طریق تلسکوپ جهانی دریافت کنند. تلسکوپ جهانی به عنوان ابزاری قوی در اختیار دانشمندان و دانش‌آموزان قرار خواهد داشت تا آن‌ها فضا و هیجان دنیای کامپیوتر را تجربه کنند.
از دیگر داده‌های که ناسا در اختیار مایکروسافت قرار خواهد داد تصاویری است که مدارگرد شناسایی ماه (LRO) ناسا به زمین مخابره کرده است. LRO که در حال حاضر به دور ماه می‌گردد در مداری پایین و تقریبا 30 مایل بالاتر زا سطح ماه مدارگردی می‌کند و حداقل تا یک سال دیگر از سطح ماه مخابره خواهد کرد.
مسئولان ناسا گفته‌اند که امیدوارند با این کار دانش‌آموزان را به فضا علاقه‌مند کنند نسل بعدی ستاره شناسان را از همین جا تربیت کنند.
پیش‌تر ناسا با همکاری شرکت گوگل نرم افزاری سه بعدی را با استفاده از تصاویر به ثبت رسیده توسط فضاپیماهای سازمان ناسا از مریخ ارائه کرده بودند[ناسا و گوگل مریخ سه بعدی را ارائه کردند]

همشهری آنلاین

با درخشان‌ترین منطقه ستار‌ه ساز آشنا شوید ستاره‌ها معمولأ زمانی به وجود می‌آیند که ستارگان بزرگ در حال مرگ، ستاره‌های کوچک را در هسته از خود باقی بگذارند
تصویر زیباي زير ابر ستاره سازی به نام NGC 346 است. این ابر در واقع ترکیبی از نور با طول موج‌های مختلف است که توسط تلسکوپ فضایی اسپیتزر (فرابنفش)، تلسکوپ تکنولوژی نوین رصدخانه جنوبی اروپا (با نور مرئی)، و تلسکوپ فضایی نیوتون XMM متعلق به اسا تهیه شده است.
رصد‌های فرابنفشی ذرات سرد را به رنگ سرخ، اطلاعات مرئی گازهای تابان را به رنگ سبز و اشعه ایکس گاز‌های بسیار داغ را به رنگ آبی نشان می‌دهد. ستاره‌های معمول در این زایشگاه به صورت نقطه‌های آبی با مرکزیت سفید نشان داده شده، در حالی که ستاره‌های جوان پوشیده شده در درون ذرات گرد، به صورت نقطه‌های سرخ با مرکزیت سفید دیده می‌شوند.
تنوع رنگ در این تصویر نشانگر آن است که ستاره‌ها در این محل به دو روش به وجود می‌آیند: یکی با کمک باد و دوم توسط تشعشعات. ستاره‌ها معمولأ زمانی به وجود می‌آیند که ستارگان بزرگ در حال مرگ، ستاره‌های کوچک را در هسته از خود باقی بگذارند. اولین مکانیزم وابسته به تشعشعات در نزدیکی مرکز ابر نشان داده شده است. در این محل تشعشعات ستاره‌های بزرگ توسط ابر گرد و غبار اطراف آن بلعیده می‌شود و در نتیجه امواج ضربتی‌ای را به وجود می‌آورد که گاز و گرد را به صورت ستاره‌های جدید متراکم می‌سازد. سپس مواد متراکم شده، به صورت کمانی از رشته‌های سرخ و نارنجی ظاهر می‌شود، اما ستاره‌های جدید در داخل این رشته‌ها هنوز هم توسط گرد و غبار احاطه شده و به همین خاطر دیده نمی‌شوند.
اما مكانیزم دوم یعنی وابسته به باد، در قسمت بالایی ابر اتفاق می‌افتد. لکه ستاره‌های صورتی‌شکل منزوی شده در قسمت بالایی چپ، در اثر بادهای سنگین یک ستاره بزرگ که در قسمت چپ قرار دارد به وجود آمده است. این ستاره بزرگ حدود 50 هزار سال قبل به صورت یک ابرنواختر منفجر شده بود، اما قبل از مرگ، باد هایش گاز و گرد را به صورت ستاره‌های نو به هم فشرده بود. هرچند این ستاره بزرگ در تصویر دیده نمی‌شود، اما حباب ایجاد شده در زمان انفجار در نزدیکی‌های لبه، به صورت لکه سفید و یک هاله آبی در قسمت بالایی چپ دیده می‌شود (این لکه سفید در واقع ترکیبی از سه ستاره است).
این ابر در واقع درخشان‌ترین منطقه ستاره ساز در ابر کوچک ماژلانی و به صورت یک کهکشان نامنظم کوتوله می‌باشد که در فاصله 210 هزار سال نوری به دور کهکشان راه شیری در گردش است.

همشهري آنلاين

راز تشکیل ستارگان سنگین سالیان درازی است که منجمان درپی کشف راز چگونگی شکل گیری ستارگان هستند.
سالهاست دانشمندان دریافته‌اند ستارگان زمانی شکل می‌گیرند که ماده میان ستاره ای درون ابرهایی بزرگ از مولکول‌های هیدروژن دستخوش رمبش گرانشی می‌شود. در این بین ستارگان سنگینی که جرمشان تا 120 برابر خورشید نیز می‌رسد باعث ایجاد تابش و بادهای ستاره‌ای بسیار قوی می‌شوند. اما این ستارگان چگونه می‌توانند ابرهای گاز و غباری که ضامن رشد آنهاست را بدون پرتاب به بیرون حفظ و نگهداری کنند؟ اکنون به نظر می‌رسد این مشکل نسبت به قبل تا حد قابل قبولی حل شده باشد.
یک تحقیق جدید منتشر شده در "مجله علم" نشان می‌دهد که رشد یک ستاره سنگین می‌تواند با همراهی فشار تابشی رو به بیرون که نیروی گرانشی را مجبور به حرکت دادن مواد به سمت هسته می‌کند همراه باشد.
«مارک کرومهولز»، نویسنده اصلی مقاله فوق و استادیار نجوم و اخترفیزیک در دانشگاه کالیفرنیا معتقد است که یافته‌های جدید همچنین می تواند توضیح دهد که چرا ستارگان سنگین تمایل دارند تا در سیستم های دوتایی یا چندتایی ظاهر شوند.
فشار تابشی نیرویی است که توسط تابش الکترومغناطیسی به سطوحی که با آنها برخورد می‌کند وارد می‌شود. این فشار برای نور معمولی ناچیز و قابل چشم پوشی است اما برای درون ستارگان به دلیل شدت تابش در آن ناحیه بسیار زیاد و قابل توجه است. در ستارگان سنگین فشار تابشی نیروی غالبی است که با گرانش مقابله می‌کند تا از رمبش اضافی ستاره جلوگیری کند.
به گفته کرومهولز :"وقتی فشار تابشی را از یک ستاره سنگین به گاز میان ستاره‌ای اطراف آن (که نسبت به گاز درونی ستاره بسیار تیره تر است-) اعمال می‌کنید، بایستی توده گاز را منبسط و یا حتی منفجر کند." بررسی های پیشین نشان می‌دادند که فشار تابشی، مواد خام تشکیل دهنده ستاره را پیش از آنکه یک ستاره بتواند بیش از 20 برابر خورشید بزرگ شود به بیرون پرتاب می کند.
این تیم پژوهشی پس از چندین سال بررسی و پژوهش بر روی کدهای رایانه‌ای پیچیده و مختلط، موفق به ساخت نرم‌افزاری شدند که قادر است یک شبیه سازی سه بعدی از رمبش یک ابر عظیم از گاز میان ستاره‌ای که ستاره‌ای سنگین را خلق می‌کند ارائه دهد. اما این شبیه سازی چنان پیچیده است که پردازش کامپیوتری آن چندین ماه طول می‌کشد.
این شبیه سازی نشان داد زمانی که گاز و غبار به سمت هسته در حال رشد یک ستاره سنگین می‌رمبد، ناپایداری های ناشی از تقابل فشار تابشی رو به بیرون و گرانش جانب به مرکز، باعث ایجاد مجراهایی می‌شوند که تابش از سراسر سحابی به فضای میان ستاره‌ای منتشر می‌شود، در حالی كه گاز به رمبش رو به مرکز خود از طریق مجراهایی دیگر ادامه می‌دهد. این نشان می‌دهد که نیاز به هیچ مکانیزم خارجی نیست و ستارگان سنگین می‌توانند از طریق فرایند برافزایشی شکل بگیرند، مانند آنچه در ستارگان کم جرم رخ می دهد.
چرخش یک ابر گازی هنگامی که در حال رمبش است منجر به شکل گیری دیسکی از ماده می شود که پیش ستاره در حال رشد را تغذیه می‌کند. این دیسک از نظر گرانشی ناپایدار است و باعث تجمع و شکل‌گیری یک سری از ستاره‌های ثانویه کوچک می‌شود که با برخورد با پیش ستاره مرکزی منهدم و نابود می شوند.

ماهنامه نجوم

همه چیز درباره نجوم و اخترشناسی اخترشناسی که در زبان یونانی از ترکیب اجزای astronomia = astron + nomos (به معنای قانون ستارگان) تشکیل شده است علم اشیاء سماوی (مانند ستارگان، سیارات، ستاره‏های دنباله‏دار‎، کهکشان ها و پدیده‏هایی است که منشاء آنها در خارج از جو زمین است (مانند پدیده شفق قطبی (Aurora) و تشعشعات پس زمینه ای فضا). این رشته با رشته هایی مانند فیزیک، شیمی و فیزیک حرکت ارتباط تنگاتنگ دارد و همچنین با رشته فضاشناسی فیزیکی (پیدایش و تکامل جهان) ارتباط نزدیکی دارد. اخترشناسی یکی از قدیمی ترین علوم است. ستاره شناسان در تمدن های اولیه بشری به دقت آسمان شب را بررسی می کردند و ابزارهای ساده ستاره شناسی از همان ابتدا شناخته شده بودند. با اختراع تلسکوپ، تحولی عظیم در این رشته ایجاد شد و دوران ستاره شناسی جدید آغاز گردید.
در قرن ۲۰، رشته اخترشناسی به دو رشته اخترشناسی شهودی و فیزیک کیهان نظری تبدیل شد.
در اخترشناسی شهودی به دنبال جمع آوری داده ها و پردازش آنها و همچنین ساخت و نگهداری ابزارهای اخترشناسی هستیم. در فیزیک کیهان نظری به دنبال کسب اطمینان از صحت نتایج به دست آمده از مدل های تحلیلی و تحلیل های کامپیوتری هستیم.
این دو رشته در کنار یکدیگر رشته های کامل را ایجاد می کنند که اخترشناسی نظری نام دارد و به دنبال توصیف یافته های شهودی است. با استفاده از یافته های اخترشناسی می توان نظریه های بنیادین فیزیک مانند نظریه نسبیت عام را آزمایش کرد.
در طول تاریخ، اخترشناسان آماتور در بسیاری از کشف های مهم ستاره شناسی نقش داشته اند و اخترشناسی یکی از محدود رشته هایی است که در آن افراد آماتور نقشی بسیار فعال دارند و مخصوصاً در کشف و مشاهده پدیده های گذرا و محلی امیدوارکننده ظاهر شده اند. علم ستاره شناسی مدرن را نباید با علم احکام نجوم (طالع بینی) مقایسه کنید چرا که در طالع بینی اعتقاد بر آن است که امور انسان ها با موقعیت اشیاء سماوی در ارتباط است.
اگرچه اخترشناسی و طالع بینی دو رشته ای هستند که منشأ یکسانی دارند اما اغلب متفکران بر این باورند که این دو رشته از هم جدا شده اند وتفاوت های بسیاری بین آنها وجود دارد. .

تاریخچه اختر شناسی و علم نجوم

در ابتدا، اخترشناسی تنها مشاهده و پیش بینی حرکت اجرام سماوی با چشم غیرمسلح بود. در برخی نقاط مانند استون‏هنج، تمدن های اولیه اشیاء زیادی ساخته بودند که به نظر می آید با اهداف اخترشناسی ساخته شده بودند.
این مشاهدات علاوه بر جنبه تشریفاتی شان، در پیش بینی زمان تغییر فصل ها کاربرد فراوانی داشت. پیش بینی فصول برای کاشت محصولات و بررسی طول سال اهمیت زیادی داشت.
با ایجاد تمدن های بابل، مصر باستان ، تمدن هلینک (یونان باستان) ، هند و چین، مشاهدات اخترشناسی جمع آوری شدند و نظراتی در مورد اساس پیدایش کیهان و طبیعت آن ارائه شد.
همچنین، نظریاتی در مورد حرکت سیاره ها، خورشید، ماه و زمین براساس علم فلسفه مطرح شد. از میان این نظریه ها می توان به حدس هایی در مورد طبیعت کروی زمین و ماه و حرکت و چرخش کره زمین در آسمان اشاره کرد. قبل از اختراع تلسکوپ، کشف های اخترشناسی مهمی رخ داد که برخی از آنها عبارت‌اند از: تمایل محوری یا کج بودن حالت گرفتگی در ۱۰۰۰ سال پیش از میلاد مسیح توسط چینی ها مطرح شد.
بابلی ها و آشوری ها کشف کردند که کسوف یا خسوف (پدیده گرفت) در یک دایره با نام دایره ساروس تکرار می شود. ۲۰۰ سال قبل از میلاد، هیپارکوس ابعاد ماه و فاصله آن از زمین را تخمین زد. در طی قرون وسطی، اخترشناسی شهودی در اروپای قرون وسطی تا قرن ۱۳ به ندرت دیده می شد. با این وجود، اخترشناسی شهودی در امپراتوری ایران و دیگر ممالک اسلام به اوج خود رسید. ستاره شناسان مسلمان بسیاری از ستارگان را نام گذاری کردند که امروزه هنوز از این نام ها استفاده می شود.

انقلاب علمی

طی دوران رنسانس، نیکلاس کوپرنیک مدل خورشید محوری را برای سامانه خورشیدی (منظومه شمسی) پیشنهاد کرد. گالیلئو گالیله و ژوهانس کپلر پیشنهاد وی را بسط داده و آن را اصلاح کردند. گالیله تلسکوپ را اختراع کرد تا بتواند مشاهدات خود را به صورت دقیق تری انجام دهد.
کپلر اولین کسی بود که با بیان اینکه خورشید در مرکز قرار دارد و بقیه سیاره ها به دور آن می چرخند مدل تقریباً کاملی را ارائه کرد. با این وجود کپلر نتوانست برای قوانینی که ارائه نمود نظریه ای تهیه کند. در نهایت ایزاک نیوتن با ارائه قوانین حرکت اجرام سماوی و قانون گرانش حرکت سیاره ها را توصیف کرد. نیوتن مخترع تلسکوپ انعکاسی است.
کشفیات جدید باعث شد که ابعاد و کیفیت تلسکوپ بهبود بیابد. نیکلاس لوییس لاسیل نقشه‌های بیشتری از موقعیت ستارگان در فضا را ارائه نمود. ویلیام هرشل نقشه گسترده ای از خوشه های سماوی و تهیه کرد و در سال ۱۷۸۱ توانست سیاره اورانوس را کشف کند که اولین سیاره کشف شده توسط انسان محسوب می شود. در سال ۱۸۳۷ برای اولین بار فردریچ بسل فاصله ستاره ۶۱Cygni را مشخص کرد. در قرن نوزدهم میلادی، توجه دانشمندانی چون لئونارد اولر، الکسیس کلاد کلایرات و جین دالمبرت به مسئله سه جسمی باعث شد پیش بینی های دقیق تری در مورد حرکت ماه و ستارگان انجام شود. ژوزف لوییس لاگرانژ و پیرسیمون لاپلاس این کار را تکمیل کردند و میزان انحراف اقمار و سیاره ها از وضعیت اصلی‌شان را تخمین زدند.
با اختراع طیف نگار و عکاسی افق های جدیدی به روی اخترشناسی باز شد. در طی سال های ۱۸۱۴ و ۱۸۱۵ ژوزف وان فرانوفر در طیف نور خورشید حدود ۶۰۰ نوار را مشاهده کرد و در سال ۱۸۵۹، گوستاو کیرشهف این نوارها را به حضور عناصر مختلف در جو خورشید نسبت داد. معلوم شد که بقیه ستارگان به ستاره منظومه شمسی (خورشید) شباهت زیادی دارند اما در ابعاد مختلف و با دماها و عناصر درونی متفاوتی دیده می شوند . قرار داشتن زمین در کهکشان راه شیری، به عنوان مجموعه ای از ستاره ها و سیاره ها، در قرن بیستم کشف گردید و هم‌زمان وجود دیگر کهکشان های خارجی در فضا تأیید شد و بلافاصله پدیده انبساط عالم عامل اصلی وجود فاصله زیاد بین زمین و دیگر کهکشان‌ها اعلام شد.
همچنین در اخترشناسی مدرن وجود اجرام خارجی زیادی مانند اختر نماها ، و کهکشان های رادیویی را تأیید کرد و با استفاده از این مشاهدات نظریه های فیزیکی ارائه نمود که برخی از آنها این اجرام را براساس اجرام دیگر مانند ستاره‌های نوترونی و سیاه چاله‌ها توصیف می کنند. کیهان‌شناسی فیزیکی در طی قرن ۲۰ میلادی پیشرفتهای زیادی را تجربه کرد و نظریه مهبانگ (بیگ بنگ یا انفجار بزرگ) براساس شواهد کشف شده در علوم اخترشناسی و فیزیک مانند تشعشعات پس زمینه‌ای مایکرویو کیهانی، قانون هابل و تشکیل هسته مهبانگ قوت یافت.

مشاهدات اخترشناسی

در بابل و یونان باستان، اخترشناسی بیشتر اخترسنجی بود و موقعیت ستاره ها و سیاره ها در آسمان مورد توجه زیادی قرار داشت. بعدها، تلاش های اخترشناسانی چون آیزاک نیوتن و یوهانس کپلر علم مکانیک سماوی را پدید آورد و اخترسنجی بر پیش بینی حرکت آن دسته از اجرام سماوی که میانشان نیروی جاذبه گرانشی وجود داشت تمرکز یافت. این پیشرفت به طور خاص در مورد منظومه شمسی به کار گرفته شد. امروزه موقعیت و حرکت اجرام به آسانی تعیین می شود و اخترشناسی مدرن بر مشاهده و درک طبیعت فیزیکی اجرام سماوی تأکید دارد.

روش های جمع آوری داده

در اخترشناسی، اطلاعات موجود براساس شناسایی و تحلیل نور و انواع دیگر تشعشات الکترومغناطیسی شکل می گیرد. انواع دیگر پرتوهای کیهانی نیز مورد بررسی قرار می گیرند و تحقیقاتی در حال انجام است تا در آینده نزدیک بتوانیم امواج جاذبه گرانشی را شناسایی و تحلیل کنیم. امروزه، آشکارسازهای نوترینو در مشاهده نوترینوهای خورشید و نوترینوهایی که از سوپرنواها ساطع می شوند کاربرد زیادی دارند.
طیف الکترومغناطیسی می تواند اطلاعات زیادی راجع به اخترشناسی را در اختیارمان قرار دهد.
در بخش هایی از طیف که فرکانس اندک است، اخترشناسی رادیویی، ساطع شدن امواجی با طول موجهای میلی متری و دکامتری را کشف می کند. گیرنده های رادیو تلسکوپی همانند گیرنده های رادیویی معمولی هستند اما حساسیت بسیار زیادی دارد. مایکرویوها بخش میلی متری طیف رادیویی را تشکیل می دهند و در مطالعات تشعشات مایکرویو پس زمینه کیهان کاربرد وسیعی دارند.
در اخترشناسی فروسرخ و اخترشناسی فرا فروسرخ با آشکارسازی و تحلیل امواج فروسرخ (با طول موجی بزرگ‌تر از طول موج قرمز) سروکار داریم. معمولاً برای این کار از تلسکوپ استفاده می شود اما در کنار آن به یک آشکارساز حساس نیز احتیاج داریم. بخارآب موجود در جو زمین امواج فروسرخ را جذب می کند و بنابراین مراکز مشاهده امواج فروسرخ می بایست در مکان های بلند و خشک و یا خارج از جو کره زمین ساخته شوند. تلسکوپ های فضایی به انتشار گرما در جو زمین، شفافیت جو زمین حساس نیستند و وقتی از آنها استفاده می کنیم دیگر با دردسرهای مشاهده در طول موج های فروسرخ روبرو نمی شویم. مشاهدات فروسرخ در مشاهده مناطقی از کهکشان که پوشیده از گرد و غبار هستند بسیار کارآمد هستند.
تلسکوپ سوبارو (چپ) ورصدخانه کک (وسط) درماونا کیا، هر دو نموونه های از یک رصدخانه هستند که در طول موجهای نزدیک مادون قرمز و مرئی کار می کنند. تجهیزات تلسکوپ مادون قرمز ناسا(راست) نمونه ای از یک تلسکوپ است که رنها با طول موجهای نزدیک مادون قرمز کار می کند.
در طول تاریخ، اغلب داده های اخترشناسی با استفاده از اخترشناسی نور تهیه شده اند. در اخترشناسی نور، با استفاده از عناصر نوری (مانند آینه، عدسی، آشکارسازهای CCD و فیلم های عکاسی) طول موج های نور را در محدوده فروسرخ تا فرابنفش بررسی می کنیم. نور مرئی (طول موج‌هایی که توسط چشم انسان دیده می شوند و در محدوده ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر قرار دارند) در میانه این محدوده قرار دارد. تلسکوپ مهم‌ترین ابزار مشاهدات اخترشناسی است که دارای طیف نگار و دوربین‌های الکترونیکی است.
برای مشاهده منابع پرانرژی از اخترشناسی انرژی بالا کمک می گیریم که اخترشناسی اشعه X، اخترشناسی پرتو گاما، اخترشناسی فرابنفش (UV) و همچنین مطالعات مربوط به نوترینوها و پرتوهای کیهانی را شامل می شود. اخترشناسی رادیویی و نوری با استفاده از رصدخانه‌های زمینی انجام می شود زیرا در این طول موج ها، جو زمین به اندازه کافی شفاف است.
جو زمین در طول موج های مورد مطالعه در اخترشناسی اشعه X، اخترشناسی پرتو گاما، اخترشناسی UV و اخترشناسی فرا فروسرخ (به جز در مورد چند «پنجره» طول موج) شفافیت کافی را ندارد و بنابراین تحقیقات و مشاهدات در مورد این علوم باید از طریق بالن‌های تحقیقاتی یا رصدخانه‌های فضایی صورت پذیرد. پرتوهای قوی اشعه گاما براساس رگبارهای هوایی عظیمی که تولید می کنند شناسایی می شوند و مطالعه پرتوهای کیهانی زیرمجموعه ای از اخترشناسی محسوب می شود.

اخترشناسی سیارات

براساس مشاهدات مستقیم از طریق فضاپیماها و سفرهای فضایی و نمونه برداری از سیارات پیشرفت خوبی را تجربه کرده است. مأموریت های فضایی و استفاده از سیاره‌پیماهای مجهز به حس‌گرهای قوی به ما کمک می کند از مواد تشکیل دهنده سطح سیاره نمونه برداری کنیم و همچنین با استفاده از حس‌گرها مواد لایه‌های عمیق تر را شناسایی کرده و در نهایت مواد را برای بررسی بیشتر به زمین منتقل کنیم.

اخترشناسی و مکانیک اجرام آسمانی

یکی از قدیمی ترین زمینه های تحقیقاتی در علم اخترشناسی و همه علوم عالم، اندازه گیری موقعیت و مکان اجرام سماوی در آسمان است. همواره در طول تاریخ، درک مناسب از موقعیت خورشید، ماه، ستارگان و سیارات در تعیین موقعیت افراد بر روی زمین (ملوانان و کشتی‌ها) نقش داشته است.
اندازه گیری دقیق موقعیت مکانی سیارات به درک ما از نظریه انحراف وسعت داده و اکنون می توانیم در مورد گذشته و آینده سیارات با دقت زیاد اظهارنظر کنیم. علمی که به این مباحث می پردازد را علم مکانیک اجرام آسمانی گویند. امروزه با ردیابی اجرام آسمانی در نزدیکی زمین می توانیم احتمال برخورد این اجرام با یکدیگر یا جو زمین را بررسی کنیم.
اندازه گیری میزان سرعت زاویه‌ای ستاره های نزدیک به کره زمین یکی از اساسی ترین کارها در تعیین نردبان فاصله کیهانی است که برای اندازه گیری مقیاس جهان طراحی شده است. اندازه گیری سرعت زاویه‌ای ستاره‌های مجاور عامل مهمی در آگاهی از ویژگی‌های ستاره‌های دور محسوب می‌شود چرا که این ویژگی ها قابل مقایسه هستند. محاسبه سرعت شعاعی و حرکت واقعی سینماتیک حرکت این مجموعه اجرام در کهکشان راه شیری را آشکار می‌سازد. همچنین از یافته‌های اخترشناسی در اندازه گیری توزیع ماده تیره در کهکشان استفاده می شود.
در دهه ۱۹۹۰ (میلادی) روش اخترشناسی که در محاسبه تکانه‌های ستارگان به کار می رفت باعث کشف سیاره هایی از خارج از منظومه شمسی شد که به دور خورشید گردش می کنند.

مطالعات میان رشته ای

اخترشناسی با بسیاری از رشته های علمی مهم ارتباط تنگاتنگ دارد. برخی از این علوم عبارت‌اند از:
▪ فیزیک کیهانی: مطالعه فیزیک جهان پیرامون شامل ویژگیهای فیزیکی (درخشندگی، چگالی، دما و ترکیب شیمیایی) اجرام آسمانی.بیولوژی کیهانی: مطالعه پیدایش و تکامل سیستم های بیولوژیکی در دنیا.اخترشناسی باستانی: مطالعه اخترشناسی قدیم در بافت فرهنگی آن با استفاده از مشاهدات باستان‌شناسی و مردم‌شناسی.شیمی کیهانی: مطالعه مواد شیمیایی موجود در فضا به خصوص ابرهای گازی مولکولی و نحوه تشکیل، تعامل و مرگ آنها. بنابراین این رشته با رشته های شیمی و اخترشناسی مباحث مشترکی دارد.

اجرام سماوی

▪ اخترشناسی خورشید

خورشید ستاره ای است که بیشترین تحقیقات علمی بر روی آن تمرکز یافته است. خورشید یکی از توالی های اصلی ستاره‌های کوتوله طبقه ستارگان G۲V است که حدود ۶/۴ گیگا سال عمر دارد. خورشید ستاره‌ای متغیر نیست اما در چرخه فعالیت آن تغییرات متناوبی صورت می گیرد که به حلقه نقطه ای خورشیدی معروف است. در واقع در هر ۱۱ سال در عدد نقطه ای خورشید نوساناتی رخ می دهد. نقاط خورشیدی نواحی هستند که در آنها دما کمتر از دمای میانگین خورشید است و فعالیت های مغناطیسی شدیدی در این مکان ها رخ می دهد.
میزان درخشندگی خورشید با افزایش عمر آن افزایش یافته است و از زمانی که به یک ستاره توالی اصلی تبدیل شد تاکنون به درخشندگی آن ۴۰ درصد افزوده شده است. همچنین در درخشندگی خورشید تغییراتی ایجاد می شود که اثرات قابل ملاحظه ای بر کره زمین دارد. دوران حداقل ماندر، باعث ایجاد پدیده عصر یخبندان کوچک در قرون وسطی شده است.
سطح خارجی خورشید را فتوسفر گویند. در قسمت بالایی این لایه منطقه ای با نام کروموسفر قرار دارد. این ناحیه هم توسط یک ناحیه گذرا که دمای آن به سرعت افزایش می یابد احاطه شده و در نهایت تاج های بسیار داغ و گدازنده خورشید قرار دارند.
در مرکز خورشید، دما و فشار کافی برای وقوع پدیده جوش هسته‌ای وجود دارد. در بالای این هسته، ناحیه ای به نام ناحیه تشعشع قرار دارد که در آن ماده پلاسما انرژی را با استفاده از تشعشات منتقل می کند. لایه بعدی ناحیه همرفت است که در آن ماده گازی شکل انرژی را با استفاده از جابجایی فیزیکی گاز منتقل می کند. گفته می شود این ناحیه همرفت عامل ایجاد نقاط خورشیدی هستند که در این نقاط فعالیت مغناطیسی شدیدی را ملاحظه می کنیم .
طوفان های خورشیدی مواد پلاسما همواره به سمت خارج خورشید جریان دارند و در ناحیه هلیوپاز متوقف می شوند. طوفان های خورشیدی با مگنتوسفر کره زمین تعامل دارند و کمربند تشعشعی وان آلن را ایجاد می کنند. همچنین پدیده شفق قطبی که ناشی از نفوذ میدان مغناطیسی زمین در جو زمین است متأثر از تعامل مگنتوسفر و طوفان های خورشیدی است.

علم سیارات

این رشته اخترشناسی مجموعه سیارات، اقمار طبیعی، سیارات کوتوله، ستارگان دنباله‌دار، شبه ستارگان و دیگر اجرام سماوی که به دور خورشید می چرخند و همچنین سیارات خارج از سلطه خورشید را بررسی می کند. منظومه شمسی با استفاده از تلسکوپ ها و در نهایت سفینه های فضایی به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. این اطلاعات بدست آمده منبع خوبی برای درک بهتر از نحوه پیدایش و تکامل این منظومه سیارات محسوب می شود اما هنوز باید تحقیقات را به طور گسترده ادامه دهیم.
نقطه سیاه رنگی که در بالای تصویر دیده می شود یک گردباد است که دیواره ای متحرک را در سطح مریخ ایجاد کرده است. این ستون متحرک و چرخان جو مریخ (که با گردبادهای زمینی (تورنادوها) قابل مقایسه است) نور طولانی و سیاه رنگی را به وجود آورده است.
منظومه شمسی از سیارات داخلی، کمربند شبه ستاره و سیارات خارجی تشکیل شده است. سیارات خاکی عبارت‌اند از: تیر، زهره، زمین و مریخ. سیارات ابرگاز خارجی عبارت‌اند از: مشتری، زحل، اورانوس و نپتون.
این سیارات از یک صفحه دیسک مانند سیاره ای بدوی تشکیل شده اند که در اطراف خورشید قرار داشته است. به علت وجود جاذبه، برخورد و اتحاد، دیسک مجموعه ای هایی از ماده تبدیل شد که همان سیارات بدوی بودند. سپس فشار تشعشعات طوفان های خورشیدی بخش اعظم ماده را به حاشیه راند و تنها سیاراتی که از جرم کافی برخوردار بودند در جو گازی باقی ماندند. این سیارات در طی دورانی که در آن بمباران های شدیدی صورت می گرفت، و از شواهد آن می توان به دره های ناشی از بمباران در سطح ماه اشاره کرد، مواد موجود در اطراف خود را جذب یا آنها را دور ساختند. در طی این دوران احتمالاً برخی از سیارات بدوی با یکدیگر برخورد کردند و برای مثال نظریه برخورد بزرگ نحوه شکل گیری ماه را تشریح می کند.
وقتی سیاره به جرم مورد نظر و مناسب دست پیدا می کند، در طی پدیده تفکیک سیاره‌ای، مواد با چگالی مختلف در داخل سیاره پخش می شوند. در طی این فرآیند یک هسته سنگی یا فلزی تشکیل شده و اطراف آن را مواد مختلف احاطه می کنند. هسته می تواند حاوی مواد جامد یا مایع باشد و برخی از هسته‌های سیارات دارای میدان مغناطیسی مخصوص به خودهستند که جوآنها را از طوفان‌های خورشیدی مصون نگاه می‌دارد .
گرمای داخلی ماه یا سیاره براثر برخورد مواد رادیواکتیو (مانند اورانیوم و توریم و۲۶Al ) و یا گرمای ناشی از مد تولید می شود. دربرخی از سیارات واقمار آنهاگرمای کافی برای وقوع پدیده هایی مانند آتشفشان و تکتونیک وجود دارد . سطح سیاراتی که دارای جو هستند دراثر حرکت آب وباد دچار فرسودگی می شود. اجرام کوچک‌تر که از گرمای ناشی از مد بهره مند نیستند به سرعت سرد می شوند واغلب فعالیت های عادی شان متوقف می‌شود.

اخترشناسی ستارگان (ستاره شناسی)

سحابی سیاره‌ای مورچه. دفع گاز از ستاره مرکزی در حال مرگ برخلاف الگوهای بی نظم انفجارات معمولی الگوهای متقارن نشان می هد.
مطالعه ستارگان و تکامل ستارگان در درک بهتر از نحوه تکامل عالم بسیار مفید است .درک اختر فیزیک ستارگان با مشاهدات فضایی ، درک نظریات مختلف و شبیه سازی کامپیوتری امکان پذیر است .
فرایند شکل گیری ستارگان درمحل هایی که حاوی گرد و غبارغلیظ هستند وبه ابرهای مولکولی عظیم یا سحابی سیاه شهرت دارند رخ می دهد. تکه ابرها درحالت ناپایداری وتحت تأثیر جاذبه ستارگان اولیه را تشکیل می دهند. براثر پدیده جوش هسته ای یک هسته داغ وبه اندازه کافی چگال تشکیل شده و درنهایت به یک ستاره توالی اصلی تبدیل می شود.
ویژگی های ستاره ای که به وجود آمده است به جرم اولیه ستاره بستگی دارد . هرچه جرم اولیه بیشتر بوده باشد ، درخشندگی ستاره و سرعت مصرف سوخت هیدروژن در هسته آن بیشتر است . با گذشت زمان سوخت هسته بیشتری نیاز است و بنابراین هسته حجیم تر و چگال تر می‌شود. درنتیجه این واکنش ها یک غول قرمز تولید می شود که تا زمان مصرف شدن همه سوخت هلیم عمر می کند. ستاره های بزرگ در فرایندهای جوش هسته ای از عناصر سنگین تر هم استفاده می‌کنند و فازهای تکاملی دیگری به این فازها اضافه می شود.
سرنوشت ستاره به جرم آن بستگی دارد و ستارگانی که جرم آنها بیش از ۴/۱ برابر جرم خورشید است به سوپرنوا تبدیل می شوند درحالیکه ستارگان کوچک‌تر به سحابی های سیاره ای ودرنهایت به کوتوله های سفید تبدیل می شوند. جسم باقی مانده از سوپرنوا یک ستاره نوترونی چگال است واگر جرم ستاره بیش از سه برابر جرم خورشید باشد سوپرنوا به یک سیاه چاله تبدیل می شود.

اخترشناسی کیهانی

ساختار رصد شده بازوهای مارپیچی کهکشان راه شیری.
منظومه شمسی درون کهکشان راه شیری درحال چرخش است که کهکشانی مارپیچی و بسته است که یکی از اعضای اصلی کهکشان های Local Group محسوب می شود. منظومه شمسی مجموعه‌ای از گاز ، غبار ، ستارگان و دیگر اجرام است که نیروی جاذبه آنها را درکنار هم قرار داده است. ازآنجا که زمین در بازوی خارجی پرگرد وغبار کهکشان راه شیری قرار دارد بخش عظیمی از این کهکشان از دیده‌مان پنهان است.
درمرکز کهکشان راه شیری یک برآمدگی میله مانند قرار دارد که گمان میرود یک سیاه چاله بسیار بزرگ باشد در اطراف هسته چهار بازوی مارپیچ قرار دارند. دراین ناحیه بسیاری از ستارگان شکل می گیرند و مملو از ستارگان جوان و نسل دوم ستارگان است . دراطراف دیسک ، یک شبه کره کهکشانی مسن تر که نسل اول ستارگان محسوب می‌شوند و همچنین مجموعه‌ای از خوشه‌های دایره‌ای نسبتاً چگال قرار دارد.
درمیان ستارگان یک واسط بین ستاره‌ای قرار دارد که ناحیه‌ای است حاوی مواد پراکنده. درچگال ترین قسمت ، ابرهای مولکولی از جنس هیدروژن ودیگر عناصر نواحی تشکیل ستاره را تشکیل می دهند. سحابی های تیره نامنظم (که در محدوده‌ای که توسط طول جینز مشخص می‌شود تمرکز یافته‌اند) ستارگان نوزاد فشرده را تشکیل می دهند.
با تشکیل ستارگان با جرم زیادتر ابر تبدیل به ناحیه HII می شود که درآن گازهای درخشنده و پلاسما قراردارند. طوفان های ستاره ای و انفجار سوپرنواها باعث پراکنده شدن ابر می‌شوند و درنهایت یک یا چند خوشه باز از ستارگان تشکیل می‌شوند. این خوشه ها در کنار هم کهکشان راه شیری را تشکیل داده اند . مطالعات سینماتیک ماده درکهکشان راه شیری و دیگر کهکشان ها نشان می دهد که جرم نامرئی درآنها بیش از جرم مرئی است بیشتر جرم کهکشان را هاله‌های سیاه تشکیل می دهند طبیعت این ماده سیاه رنگ هنوز برای دانشمندان نامشخص است .

کهکشان ها و خوشه ها

مطالعه اجرامی که درخارج از کهکشان راه شیری قرار دارند به یک علم جدید تبدیل شده که شاخه ای از اخترشناسی محسوب می شود. دراین علم نحوه پیدایش و تکامل کهکشان ها، ساختار و طبقه بندی آنها ، کهکشان های فعال وگروه ها و خوشه های کهکشانی مورد بررسی قرار می گیرند . بررسی گروه ها وخوشه‌های کهکشانی در درک بهتر از ساختار کلی کیهان نقش مهمی ایفا می کند.
اغلب کهکشان ها دارای شکل منحصر به فردی هستند که طبقه بندی آنها را آسان می‌کند. به طورکلی کهکشان ها به انواع مارپیچ، بیضوی ، و نامنظم تقسیم بندی می شوند.
همانطورکه از نام کهکشان بیضوی پیداست سطح مقطع این کهکشان بیضی شکل است . ستارگان در مدارهای تصادفی به دور کهکشان می‌چرخند. دراین کهکشان‌ها غبار میان ستاره‌ای وجود ندارد و یا به ندرت یافت می‌شود و نقاط تولید ستاره دراین نوع کهکشان بسیار کم هستند. ستارگان این کهکشان عموماً مسن هستند کهکشان بیضوی عموماً درمرکز خوشه‌های کهکشانی یافت می‌شوند و ممکن است در اثر ترکیب کهکشان بزرگ به‌وجود آیند.
کهکشان مارپیچ معمولاً از یک صفحه دوار مسطح تشکیل شده که یک برآمدگی میله مانند در مرکز آن قرار دارد و بازوهای نورانی مارپیچی از آن خارج می شوند. این بازوها نواحی پر گرد و غباری هستند که درناحیه تولید ستاره قرار دارند و این مناطق ستاره‌های جوان بسیار بزرگ رنگ آبی را در برابر دیدگان‌مان قرار می‌دهند. کهکشان‌های مارپیچ با هاله‌ای از ستاره‌های پیر احاطه شده‌اند. کهکشان‌های راه شیری و آندرومدا کهکشان‌های مارپیچ هستند.
شکل ظاهری کهکشان‌های نامنظم درهم پیچیده است واین نوع از کهکشان در دسته‌بندی بیضوی و مارپیچ جای نمی‌گیرند. حدود یک چهارم کهکشان‌ها نامنظم هستند و شکل نامنظم آنها ناشی از تعامل گرانشی با محیط اطراف است.
کهکشان فعال کهکشان هایی هستند که عمده انرژی که از آنها ساطع می شود از منبعی به جز ستارگان و گرد و غبار تامین می‌شود. درمرکز این کهکشان ها هسته ای فشرده قرار دارد که گفته می‌شود یک سیاه چاله بسیار عظیم است که به علت جذب اجرام انرژی زیادی را تولید می کند. کهکشان رادیویی نوعی کهشکان فعال است که در بخش رادیویی طیف بسیار درخشان بوده و زبانه های پرانرژی گاز را متساعد می کند. از میان کهکشان های فعالی که تشعشات پرانرژی ساطع می کنند می توان به کهکشان های سیفرت ، اخترنماها و بلازارها اشاره کرد . گفته می شود که اختر نماها درخشنده ترین اشیا عالم هستند.
ساختار عظیم کیهان بر اساس گروهها و خوشه‌های کهکشانی شکل گرفته است. دراین ساختار بزرگ‌ترین واحد کیهانی ابرخوشه‌ها هستند. مجموعه مواد به فیلامان‌ها و دیواره‌های کهکشانی تبدیل می‌شوند ودر میان آنها فضاهای خالی باقی می‌ماند.

کیهان شناسی

مشاهده ساختار عظیم عالم در علم کیهان شناسی فیزیکی مطرح می شود و گام موثری در درک بهتر پیدایش وتکامل کیهان محسوب می شود. درکیهان شناسی مدرن نظریه انفجار بزرگ مورد پذیرش قرار گرفته و اعلام شده که دربرهه ای از زمان انفجار بزرگ رخ داده با انبساط فضا درطول ۷/۱۳ گیگا سال جهان به شکل فعلی آن مبدل شده است . مفهوم انفجار بزرگ با کشف تشعشات مایکرویو پس زمینه کیهان درسال ۱۹۶۵ مطرح شد .
در طول مدت تکامل جهان چندین مرحله تکاملی را تجربه کرد . در ابتدا جهان به سرعت انبساطی کیهانی را تجربه کرد که شرایط اولیه را همگن کرد . سپس با تشکیل هسته انفجار بزرگ عناصر اولیه جهان آغازین تولید شدند.
هنگامی که اولین اتم های تشکیل دهنده فضا شفاف شدند توانستند امواجی را از خود ساطع کنند امواجی که امروزه به صورت تشعشات مایکرویو پس زمینه کیهان مشهور هستندسپس جهان درحال انبساط به علت عدم وجود منابع انرژی کیهانی وارد عصر تیره و تار خود شد.
با وقوع تغییرات اندک در چگالی اجرام ، ساختار سلسله مراتبی ماده شکل گرفت . موادی که در نواحی چگال جمع شده بودند ابرهای گاز و ستارگان اولیه را تشکیل دادند. این ستاره های عظیم باعث ایجاد مجدد فرایند یونیزاسیون شده و بسیاری از عناصر سنگین جهان آغازین را به وجود آوردند.
توده های گرانشی به فیلامان تبدیل شده و فضایی بین این فیلامان ها به صورت خالی باقی ماند. به تدریج گرد وغبار با یکدیگر ترکیب شده واولین کهکشان ها به وجود آمدند. باگذشت زمان این کهکشان ها مواد بیشتری را به درون خود کشیدند و گروه ها و خوشه های کهکشانی و درنهایت ابرخوشه های عظیم شکل گرفتند.
یکی از مفاهیم اصلی در ساختار عالم ، ماده تاریک یا انرژی تاریک است. ماده تاریک عنصر اصلی تشکیل دهنده دنیاست و ۹۶درصد چگالی جهان را تشکیل می دهد.امروزه تلاش زیادی برای درک فیزیک این ماده واجزا تشکیل دهنده آن صورت میگیرد .

اخترشناسی غیر حرفه ای (آماتوری)

به طور کلی اخترشناسان آماتور با استفاده از تلسکوپ های ساخت خودشان بسیاری از پدیده های کیهانی واجرام سماوی را مشاهده می‌کنند. آنها بیشتر به دنبال رصد کردن ماه ، سیارات ، ستارگان، دنباله دارها، باران های شهابی وبسیاری از اجرام موجود درعمق فضا مانند خوشه های ستاره ای ، کهکشان ها وسحابی ها هستند. یکی از شاخه های اخترشناسی آماتوری ، عکس برداری کیهانی است که طی آن فرد آماتور از آسمان شب عسکبرداری می کند. بسیاری از افراد آماتور تلاش می کنند درمشاهده اجرام خاص تبحر لازم را کسب کنند و با توجه به علاقه فردی خود کار مشاهده خود را تخصصی ترکنند.
اغلب آماتورها مشاهدات خود را در طول موج های مرئی انجام می دهند و تعداد محدودی هم این کار را درمورد طول موج های نامرئی تجربه می کنند. آنها در تلسکوپ خود از فیلترهای فروسرخ استفاده می کنند ویا از تلسکوپ های رادیویی کمک میگیرند . کارل گوته یانسکی یکی از پیشگامان اخترشناسی رادیویی آماتوری است که در دهه ۱۹۳۰ آسمان را در طول موج های رادیویی مشاهده کرد .تعدادی از افراد آماتور از تلسکوپهای دست ساز یا تلسکوپ های رادیویی که برای تحقیقات اختر شناسی ساخته می شوند ودراختیار افراد آماتور قرار می گیرند استفاده می کنند. ("مثلاً " تلسکوپ یک مایلی ).
اخترشناسان آماتور در پیشرفت های علم اخترشناسی سهم بسزایی داشته اند . این رشته یکی از معدود رشته هایی است که در آن افراد آماتور ایفای نقش می کنند. آنها می توانند دربرخی اندازه گیری ها شرکت کرده و در اصلاح مدار سیارات کوچک مفید واقع شوند. همچنین افراد آماتور درکشف دنباله دارها و رصد ستاره های متغیر نقش بسزایی دارند . پیشرفت های حاصل شده در زمینه تکنولوژی دیجیتال به افراد آماتور اجازه می دهد تا در رشته عسکبرداری کیهانی به موفقیت های چشمگیری دست پیدا کنند.

سوالات اساسی در اخترشناسی

اگرچه دررشته اخترشناسی تلاش های بسیاری برای درک بهتر طبیعت جهان ومحتوای آن صورت گرفته است اما هنوز سوالهای بی پاسخی در پیش رویمان قرار دارند شاید پاسخگویی به این سوالات مستلزم ساخت ابزارهای رصد جدید و پیشرفت های تازه در زمینه فیزیک نظریه و تجربی باشد.
آیا سیارات خاکی در اطراف بقیه ستارگان (به جز خورشی ) هم قرار دارند ؟ اخترشناسان از وجود ستارگان بزرگ واجرامی در اطراف ستاره ها اطمینان حاصل کرده اند . بنابراین وجود سیارات خاکی کوچک‌تر محتمل به نظر می رسد .آیا در بقیه نقاط عالم حیات فرازمینی وجود دارد ؟ به طور خاص آیا انسان درکره های دیگر هم زندگی می کند؟ دراین صورت چگونه تناقض فرمی ( Fermi ) را توجیه می کنید ؟ وجود حیات درخارج از کره خاکی تبلیغات علمی و فلسفی بسیار مهمی را درپی دارد .
جنس ماده تاریک و انرژی تاریک از چیست ؟ شناخت این مساله در درک تکامل عامل و سرنوشت آن بسیار مفیداست اما هنوز درباره آن چیزی نمی دانیم.چرا دنیا به وجود آمد ؟ چرا برای مثال ثابت های فیزیکی با دقت تنظیم شده اند تا وجود حیات را تضمین کنند؟ چه چیزی باعث انبساط کیهانی شد و دنیا را همگن کرد ؟

آفتاب

آواتار و سیاره‌های شبه زمینی "پاندورا" برای یونانیان باستان واژه ای خوشایند نبود اما پس از ساخته شدن فیلم "آواتار" به راه حلی برای یکی از مسائل علم نجوم تبدیل شده و اکنون برای نامیدن قمرهایی که احتمال کشف حیات در آنها وجود داشته و در مدار صدها سیاره مانندمشتری در گردشند مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
جیمز کامرون کارگردان فیلم علمی تخیلی آواتار امیدوار است به زودی سیاره ای شبه زمینی یافته شود. وی می گوید: "ما تا کنون موفق به یافتن چنین سیاره ای نشده ایم اما آلفا - سنتوری، سیستم ستاره ای دو تایی مجاور خورشید هنوز یکی از امیدهای دانشمندان بوده و فرصت یافتن پاندورایی واقعی از دست نرفته است."

از سال ۱۹۹۵ اخترشناسان موفق به کشف تعداد زیادی از اجرامی شده اند که در مدار ستاره های مختلف در گردشند. در واقع تا کنون بیش از ۴۰۰ سیاره فراخورشیدی کشف شده است. به بیانی دیگر تعداد مشاهده سیاره های همزاد مشتری که در بخش قابل سکونت مدار ستاره های خود در گردشند - منطقه ای که احتمال وجود آب بر روی سطح اجرام کیهانی وجود دارد - رو به افزایش گذاشته است.

در ماه مارس تلسکوپ فضایی CoRoT در مجله نیچر خبر از کشف سیاره عظیم گازی CoRoT-۹b را داد. سیاره ای با ۸۴ درصد از بزرگی سیاره مشتری که در مدار پرحرارت ستاره خود در حرکت است.
در فیلم آواتار، پاندورا قمر گرمسیری سرسبزی است که در مدار سیاره ای عظیم و گازی در حرکت است که این سیاره نیز یکی از اعضای سیستم ستاره ای آلفا- سنتوری است. این ستاره ها هر ۸۰ سال در مداری طولانی که مسیر حرکت، آنها را به نزدیکی مسیر زحل تا خورشید می رساند به دور یکدیگر می چرخند. در جهان واقعی هیچ سیاره ای در مدار این ستاره ها مشاهده نشده است و جیمز کامرون و اخترشناسانی از قبیل "کرگ لافلین" از دانشگاه کالیفرنیا که در حال رصد آسمانها برای یافتن سیاره های شبه زمینی هستند همچنان به یافتن چنین سیاره ای در سیستم آلفا- سنتوری، امید دارند.

آلفا- سنتوری A و B به این دلیل گزینه مورد ظن جستجوگران سیاره ای قرار گرفته است که نزدیکترین ستاره های شبه خورشیدی در نزدیکی زمین و در فاصله ۴.۴ سال نوری به شمار می روند. حتی با سفر با سریعترین راکتی که تا به حال برای سفری ۹ ساله و سه بیلیون مایلی به سوی پلوتون پرتاب شده است، رسیدن به این سیستم ستاره ای ۷۸ هزار سال زمان نیاز خواهد داشت، در واقع در زمان حال تنها می توان برای رسیدن به این ستاره ها رویا پردازی کرد و بر اساس آنها فیلم تولید کرد.
لافلین به همراه همکارانش بودجه ای مطالعاتی را برای اجرای پروژه ای پنج ساله دریافت کرده اند تا طی آن سیاره ای مشابه زمین را در آلفا- سنتوری B بیابند. به گفته وی پس از گذشت سه سال می توان با اطمینان از ردیابی سیاره ای با ۱.۸ جرم زمین در منطقه قابل سکونت این سیستم ستاره ای سخن گفت.

با این حال احتمال یافتن سیاره در بخش قابل سکونت آلفا- سنتوری A که از خورشید بزرگتر است بسیار پایین است زیرا طی مطالعه ای که انجمن سلطنتی نجوم به آن اشاره کرده است احتمال شکل گرفتن سیاره ها در آلفا- سنتوری A به دلیل برخوردهای شدیدی که در دیسک غبار تولد ستارگان وجود دارند، بسیار پایین است.
کامرون می گوید: "بخش جالب توجه این تحقیقات زمانی خواهد بود که ما بتوانیم تصویر سیاره همسایه خود را ببینیم. به اعتقاد من در صورتی که طیف نمایی بهتر بتواند نشانه هایی از اکسیژن را از جهانهای شبه زمینی ارائه کند توجه بسیاری به سوی این موضوع جلب خواهد شد."

تلسکوپ کپلر ناسا از جمله تجهیزاتی است که به منظور رصد عبور سیاره ها از برابر ستاره های درخشان خود و به جا گذاشتن لکه ای در نور دریافتی از جانب ستاره در حال تصویربرداری از دهها هزار ستاره در فاصله سه هزار سال نوری است. محاسبات طیف نگاری از ساختار شیمیایی چندین سیاره بزرگ که تا به حال کشف شده اند، مسیری هموار را برای اکتشاف آب، اکسیژن و دیگر نشانه های اتمسفری از حیات باز کرده است.

به اعتقاد کامرون اگر بتوانیم به آلفا- سنتوری بنگریم و بدانیم که پاندورایی در آنجا قرار دارد، محرکی برای آغاز سفر به این نقطه از جهان هستی را به دست خواهیم آورد اما عبور از فضای میان ستاره ای دورنمایی بی اندازه ترسناک است که حتی با داشتن توانایی برای سفر با سرعت نور، سرعتی که انسان برای دستیابی به آن از محدودیت فیزیکی برخوردار است، سفر رفت و برگشت به چنین سیاره ای ۸.۸ سال زمان خواهد برد.

با این همه کامرون امیدی ندارد انسان بتواند به این زودی ها منزلگاه اصلی خود را تغییر دهد، وی می گوید: "من واقعا فکر نمی کنم تا هزار سال آینده بتوانیم جایی برویم مگر اینکه تکنولوژی جدید بتواند مفری تازه را در پیش روی ما قرار دهد و تا آن زمان نیز زمین تنها چیزی است که خواهیم داشت. مردم باید آگاه شوند و بدانند چرا فیلم آواتار چنین آغاز و پایانی داشت. ما به هیچ جا نمی رویم، ما برای نجات سیاره خود در میان مبارزه ای خطرناک در برابر تغییرات شدید جوی و کمبود انرژی قرار گرفته ایم."

آفتاب

با لباس های فضایی فضا بی خطر می شود فضای خارج از جو مکانی بسیار خطرنک است اگر شما بدون لباس فضایی به خارج از فضاپیما یا مکانی با کمبود یا نبود جو مانند مریخ یا ماه گام بگذارید آنچه که ظرف چند دقیقه رخ می دهد بدین شرح خواهد بود.در کمتر از 15 ثانیه به دلیل نبود اکسیژن هوشیاری خود را از دست می دهیدخون و مایع بدن به دلیل کمبود یا نبود فشار هوا بخار می شود و سپس یخ می زند. سایه: 100- درجه سلسیوسدر معرض انواع گوناگونی از تشعشعات از جمله تشعشعات کیهانی و بادهای خورشیدی قرار می گیرید.اصابت خرده سنگ های فضایی،آشغال ها و قطعات ماهواره ها و فضاپیماها با سرعت های بالا

برای محافظت در برابر این خطرات یک لباس فضایی باید دارای شرایط زیر باشد:

تنظیم فشار هوا:

لباس فضایی با فراهم کردن فشار هوای مناسب مایع درونی بدن را در سطح مایع نگه می دارد یا به عبارت دیگر از بخار شدن مایع بدنی جلوگیری می کند.لباس فضایی اساسا یک بالون پر از باد است که با بافتی لاستیک مانند ازجنس نئوپرین(Neoprene )ساخته شده و امکان تنظیم فشار هوا را برای فضانورد فراهم می کند.
بیشتر لباس های فضایی در فشاری کم تر از فشار معمولی هوا (1 اتمسفر) کار می کنند؛شاتل های فضایی در فشاری برابر با فشار معمولی جو فعالیت می کنند.لباس فضایی مورد استفاده ی فضانوردان شاتل در فشار 0.29 اتمسفر کار می کند .بنابراین فشار کابین شاتل باید قبل از پوشیدن لباس برای راهپیمایی فضایی کاسته شود.یک فضانورد که برای راهپیمایی فضایی آماده می شود در خطر انطباق با این تغییرات فشار بین لباس فضایی و کابین شاتل قرار دارد.

اکسیژن:

لباس های فضایی توانایی استفاده از هوای معمولی را – 78 درصد نیتروژن،21 درصد اکسیژن و 1 درصد گازهای دیگر –برای تنفس،به دلیل فشار کم موجود که به طرز خطرناکی موجب تجمع کم اکسیژن در شش ها و خون فضانورد می شود،ندارد.بنابراین بیشتر لباس های فضایی اکسیژن خالص را برای تنفس فضانوردان فراهم می کنند.لباس های فضایی اکسیژن مورد نیاز را به وسیله شیلنگی از خود فضاپیما یا از کوله پشتی ای که فضانوردان می پوشند تامین می کند.
هم شاتل و هم ایستگاه فضایی بین الملی هوای ترکیبی معمولی ای را که مانند هوای قابل تنفس ماست استفاده می کنند. بنابراین یک فضانورد برای این که بتواند از لباس فضایی ای که از اکسیژن خالص بهره می برد، استفاده کند باید یک دوره ی "پیش تنفسی "را با تنفس اکسیژن خالص در مدت زمانی اندک پیش از پوشیدن لباس بگذراند.این دوره ی پیش تنفسی با اکسیژن خالص باعث حذف نیتروژن از خون و بافت بدن فضانورد می شود،در اینصورت خطر تطبیق به کمترین حد خود خواهد رسید.

کربن دی اکسید:

در اثر بازدم فضانوردان کربن دی اکسید تولید می شود که در فضای محدود لباس ،این گاز در سطح بسیار خطرناکی تجمع خواهد کرد پس باید کربن دی اکسید اضافی از هوای لباس حذف شود.لباس های فضایی از قوطی های لیتیم هیدروکسید برای حذف آن استفاده می کنند که این قوطی ها یا در کوله پشتی لباس است یا از طریق شیلنگ های الحاقی به فضاپیما کار می کنند.

دما:

برای مطابقت با تغییرات دما،بیشتر لباس های فضایی با موادی مانند نئوپرین (Neoprene )،داکرون (Dacron ) و لایه های بازتابنده بیرونی( مایلار یا بافت های سفید و روشن) برای بازتاباندن نور خورشید عایق شده اند.بدن فضانوردان هم ،در هنگام کار مخصوصا فعالیت های شدید در طی راهپیمایی های فضایی تولید گرما می کند.اگر این گرمای تولید شده از بین نرود،آب از دست رفته ی بدن از طریق تعریق فضانورد،باعث تشنگی زیاد و گرما زدگی فضانورد می شود.برای از بین بردن این گرما،لباس های فضایی از یک سری خنک کننده ها مانند وزیدن هوای خنک - در پروژه های مرکوری و جمینی- یا لباس هایی که با جریان آب خنک می شوند -از پروژه آپولو به بعد- استفاده می کنند.
خرده سنگ های فضایی: برای محافظت فضانوردان در برابر اصابت این خرده سنگ ها لباس های فضایی از لایه های چندگانه ای از مواد بادوامی مانند داکرون( Dacron) یا کولار ( Kevlar) استفاده میکنند.این لایه ها همچنین از پاره شدن لباس در مواجهه با لبه های تیز قسمت هایی از فضاپیما ها یا سنگ های سیارات و ماه جلوگیری می کند.

تشعشعات:

لباس های فضایی،فضانورد را تنها در برابر قسمت محدودی از تشعشعات محافظت می کنند.این کار توسط پوشش های بازتابنده مایلار( Mylar) که مخصوص لباس های فضایی ساخته شده اند انجام می گیرد.این لباس ها در برابر طوفان های خورشیدی محافظ چندان خوبی نیستند،بنابراین راهپیمایی های فضایی در طول مدتی که فعالیت های خورشیدی کم است،انجام می گیرد.

دید خوب:

لباس های فضایی دارای کلاه هایی هستند که از پلاستیک شفاف یا پلی کربنات مقاوم ساخته شده اند.بیشتر کلاه ها برای بازتابندن نور خورشید و کاهش شدت آن با ته رنگی سیاه ،مثل عینک های آفتابی،اندود شده اند. پیش از انجام یک راهپیمایی فضایی،صفحه درونی کلاه با نوعی ترکیب ضد بخار اسپری می شود.همچنین برای اینکه فضانوردان قادر باشند در سایه نیز به خوبی ببینند،کلاه های جدید دارای لامپ هایی هستند که جزو تجهیزات کلاه است.

ارتباطات:

لباس های فضایی با یک سری فرستنده و گیرنده مجهز شده اند که فضانوردان در طی راهپیمایی های فضایی قادر خواهند بود با پایگاه زمینی یا دیگر فضانوردان صحبت کنند.فضانوردان دارای هد ست هایی مجهز به میکروفون و گوشی هستند.دستگاه های گیرنده و فرستنده در کوله پشتی فضانوردان قرار دارد.

جابه جایی در لباس های فضایی:

جابه جایی و حرکت در داخل یک لباس پر از باد بسیار سخت است.برای حل این مشکل،لباس های فضایی با مفصل ها یا لولا هایی برای کمک به فضانورد در خم کردن دست ها،پاها،زانوها و مچ ها مجهز شده اند.

جا به جایی در فضاپیما:

در حالت بی وزنی حرکت کردن بسیار دشوار است.اگر شما به جسمی فشار وارد کنید،در جهت مخالف شروع به حرکت خواهید کرد(قانون سوم حرکت نیوتن – برای هر عملی،عکس العملی است مساوی و در جهت مخالف.) فضانوردان جمینی مشکلات بسیاری را که تنها در ثابت قرار گرفتن در جای خودشان بود،گزارش کردند،به طور مثال زمانی که قصد داشتند یک آچار فرانسه را بچرخانند،خودشان هم همراه با آچار در جهت مخالف شروع به چرخیدن می کردند.بعد از آن فضاپیما ها به یک سری نگه دارنده برای ثابت نگه داشتن بدن و برای کمک به فضانورد در کار کردن در جاذبه صفر،مجهز شدند.به علاوه،پیش از هر ماموریت،برای آمادگی بیشتر،فضانوردان راهپیمایی فضایی را در تانک های بزرگ آب در روی زمین تمرین می کنند زیرا شناور بودن یک لباس فضایی پر از باد در درون آب شرایط جاذبه صفر را شبیه سازی می کند.
بروس مک کاندلس(Bruce McCandless) در حال آزمایش سیستم MMU زمانیکه جدا از شاتل در فضا شناور است.
ناسا همچنین چندین دستگاه مانور موشکی گازی که به فضانوردان اجازه حرکت آزادانه در فضا بدون اتصال به فضاپیما را می دهد،ساخته است.این دستگاهMMU( Manned Maneuvering Unit) نامیده می شود که اساسا یک صندلی با دسته قابل کنترل است که با فشار گاز ،نیروی مورد نیازش را تامین می کند.ناسا دستگاه دیگری نیز طراحی کرده که با نیروی پرتابه ای از گاز نیتروژن ساخته شده است و بر روی کوله پشتی لباس فضایی جفت می شود.این دستگاه SAFER(Simplified Aid For Extravehicular Rescue) ،به فضانورد برای بازگشت به شاتل یا ایستگاه در حین ماموریت هایی که اتصال فضانورد از فضاپیما قطع شده است،کمک می کند.SAFER ،1.4 کیلوگرم نیروی پرتابه ای نیتروژنی را نگهداری می کند که می تواند سرعت فضانورد را حداکثر نزدیک به 9 متر بر ثانیه افزایش دهد.

منبع : آسمان پارس