Bugün öğrendim ki: Astronomik Birim veya AU, Dünya ile Güneş arasındaki mesafeye eşdeğer bir uzunluk birimi, tam olarak 149.597.870,7 kilometreyi ölçer. Ayrıca, başka bir astronomik ölçüm birimi olan parsek'i tanımlamada temel bir bileşendir.
Gök cisimlerinin bilimsel çalışması
Astronomi, gök cisimlerini ve kozmosda meydana gelen olayları inceleyen bir doğa bilimidir. Kökenlerini ve genel evrimlerini açıklamak için matematik, fizik ve kimyayı kullanır. İlgi konusu nesneler arasında gezegenler, uydular, yıldızlar, bulutsular, galaksiler, meteoroidler, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar bulunur. İlgili olaylar arasında süpernova patlamaları, gama ışını patlamaları, kuasarlar, blazarlar, pulsarlar ve kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu bulunur. Daha genel olarak astronomi, Dünya atmosferinin ötesinden kaynaklanan her şeyi inceler. Kozmoloji, evreni bir bütün olarak inceleyen astronomi dalıdır.
Astronomi, en eski doğa bilimlerinden biridir. Kaydedilen tarihin erken medeniyetleri gece gökyüzünü sistematik olarak gözlemlediler. Bunlar arasında Mısırlılar, Babilliler, Yunanlılar, Hintliler, Çinliler, Mayalar ve Amerika'nın birçok eski yerli halkı bulunur. Geçmişte, astronomi astrometr, göksel navigasyon, gözlemsel astronomi ve takvim yapımı gibi çeşitli disiplinleri içerirdi.
Profesyonel astronomi, gözlemsel ve teorik dallara ayrılmıştır. Gözlemsel astronomi, gök cisimlerinin gözlemlerinden veri edinmeye odaklanır. Bu veriler daha sonra temel fizik prensipleri kullanılarak analiz edilir. Teorik astronomi, gök cisimlerini ve olaylarını tanımlamak için bilgisayar veya analitik modeller geliştirmeye yöneliktir. Bu iki alan birbirini tamamlar. Teorik astronomi, gözlemsel sonuçları açıklamaya çalışır ve gözlemler teorik sonuçları doğrulamak için kullanılır.
Astronomi, amatörlerin aktif rol oynadığı birkaç bilimden biridir. Bu, özellikle geçişli olayların keşfi ve gözlemi için geçerlidir. Amatör gökbilimciler, yeni kuyruklu yıldızlar bulmak gibi birçok önemli keşifte yardımcı olmuşlardır.
Etimoloji
Astronomi (Yunanca ἀστρονομία'dan ἄστρον astron, "yıldız" ve -νομία -nomia νόμος nomos, "kanun" veya "kültür" kelimesinden), "yıldızların kanunu" (veya çeviriye bağlı olarak "yıldızların kültürü") anlamına gelir. Astronomi, gök cisimlerinin konumlarının insan işleriyle ilişkili olduğunu iddia eden inanç sistemi olan astroloji ile karıştırılmamalıdır.[2] İki alan ortak bir kökene sahip olmasına rağmen, artık tamamen ayrıdır.[3]
"Astronomi" ve "astrofizik" eşanlamlıdır.[4][5][6] Sıkı sözlük tanımlarına göre, "astronomi" "Dünya atmosferinin dışında bulunan nesnelerin ve maddenin ve bunların fiziksel ve kimyasal özelliklerinin incelenmesi" anlamına gelirken,[7] "astrofizik", "gök cisimlerinin ve olaylarının davranışları, fiziksel özellikleri ve dinamik süreçleriyle ilgilenen astronomi dalı" anlamına gelir.[8] Bazı durumlarda, Frank Shu'nun The Physical Universe adlı giriş kitabı tanıtımında olduğu gibi, "astronomi" konunun niteliksel çalışmasını tanımlamak için kullanılabilirken, "astrofizik" konunun fizik odaklı versiyonunu tanımlamak için kullanılır.[9] Ancak, modern astronomik araştırmaların çoğu fiziğe bağlı konuları ele aldığı için, modern astronomi aslında astrofizik olarak adlandırılabilir.[4] Astrometr gibi bazı alanlar, astrofizikten ziyade tamamen astronomidir. Bilim insanlarının bu konuda araştırma yaptığı çeşitli bölümler, bölümün tarihsel olarak bir fizik bölümüne bağlı olup olmadığına bağlı olarak kısmen "astronomi" ve "astrofizik" kullanabilir,[5] ve birçok profesyonel gökbilimcinin astronomi derecesi yerine fizik derecesi vardır.[6] Bu alandaki önde gelen bilimsel dergilerin bazı başlıkları arasında The Astronomical Journal, The Astrophysical Journal ve Astronomy & Astrophysics yer almaktadır.
Tarih
Ana madde: Astronomi tarihi
Kronolojik bir kılavuz için, Astronomi Zaman Çizelgesine bakınız.
Daha fazla bilgi: Arkeolojik astronomi ve Gökbilimciler listesi
Antik çağlar
Erken tarihsel zamanlarda, astronomi sadece çıplak gözle görülebilen nesnelerin hareketlerinin gözlemlenmesi ve tahminlerinden oluşuyordu. Bazı yerlerde, erken medeniyetler muhtemelen bazı astronomik amaçları olan devasa eserler inşa ettiler. Törensel kullanımlarına ek olarak, bu gözlemevleri mevsimleri belirlemek için kullanılabilirdi, bu da mahsulleri ne zaman ekeceklerini bilmek için önemli bir faktördü ve yılın uzunluğunu anlamak için önemliydi.[10]
Teleskop gibi aletlerin icat edilmesinden önce, yıldızların erken dönem çalışması çıplak gözle yapılıyordu. Medeniyetler geliştiğinde, özellikle Mısır, Mezopotamya, Yunanistan, Pers, Hindistan, Çin ve Orta Amerika'da, gök gözlemevleri kuruldu ve Evrenin doğası hakkında fikirler gelişmeye başladı. Erken astronomi çoğunlukla yıldızların ve gezegenlerin konumlarını haritalamaktan oluşuyordu, bu bilim şimdi astrometr olarak adlandırılıyor. Bu gözlemlerden, gezegenlerin hareketleri hakkında erken dönem fikirleri oluştu ve Evrendeki Güneş, Ay ve Dünya'nın doğası felsefi olarak incelendi. Dünya, Güneş, Ay ve yıldızların etrafında döndüğü Evrenin merkezi olarak kabul ediliyordu. Bu, Dünya merkezli Evren modeli veya Batlamyus sistemidir, Batlamyus'un adını almıştır.[11]
Özellikle önemli bir erken dönem gelişme, Babillilerde başlayan matematiksel ve bilimsel astronomi başladı, bu da birçok diğer medeniyette gelişen sonraki astronomik gelenekler için temel attı.[13] Babilliler, ay tutulmalarının saros adı verilen tekrar eden bir döngüde gerçekleştiğini keşfettiler.[14]
Babillileri takiben, eski Yunanistan ve Helenistik dünyada astronomide önemli ilerlemeler kaydedildi. Yunan astronomisi, başlangıçtan itibaren gök olaylarına rasyonel, fiziksel bir açıklama aramakla karakterizedir.[15] MÖ 3. yüzyılda, Samoslu Aristarchus, Ay ve Güneş'in büyüklüğünü ve mesafesini tahmin etti ve Dünya ve gezegenlerin Güneş'in etrafında döndüğü bir Güneş Sistemi modeli önerdi, bu modele şimdi helyosantrik model deniyor.[16] MÖ 2. yüzyılda Hipparchus, devinimi keşfetti, Ay'ın büyüklüğünü ve mesafesini hesapladı ve astrolab gibi bilinen en eski astronomik cihazları icat etti.[17] Hipparchus ayrıca 1020 yıldızdan oluşan kapsamlı bir katalog oluşturdu ve kuzey yarımkürenin çoğunda kullanılan takımyıldızların çoğu Yunan astronomisinden geliyor.[18] Antikythera mekanizması (MÖ yaklaşık 150–80), belirli bir tarih için Güneş, Ay ve gezegenlerin konumunu hesaplamak için tasarlanmış erken bir analog bilgisayardı. Benzer karmaşıklıktaki teknolojik eserler, 14. yüzyılda Avrupa'da mekanik astronomik saatler ortaya çıkana kadar yeniden ortaya çıkmadı.[19]
Ortaçağlar
Ortaçağ Avrupa'sı, bir dizi önemli gökbilimciye ev sahipliği yaptı. Wallingfordlu Richard (1292–1336), gezegenler ve diğer gök cisimleri arasındaki açıları ölçmeyi sağlayan ilk astronomik saat olan Rectangulus'u icat etmenin yanı sıra, Ay, Güneş ve gezegenlerin boylamları gibi astronomik hesaplamalar için kullanılabilen ve tutulmaları tahmin edebilen Albion adlı bir ekvator da dahil olmak üzere astronomi ve saatçiliğe büyük katkılar sağladı. Nicole Oresme (1320–1382) ve Jean Buridan (1300–1361) ilk olarak Dünya'nın dönüşüne dair kanıtları tartıştılar, ayrıca Buridan, meleklerin müdahalesi olmadan gezegenlerin hareket edebildiğini gösteren, modern bilimsel eylemsizlik teorisi öncülü olan ivme teorisini de geliştirdi.[20] Georg von Peuerbach (1423–1461) ve Regiomontanus (1436–1476), Kopernik'in on yıllar sonra helyosantrik modeli geliştirmek için kullandığı astronomik ilerlemenin gerçekleşmesine yardımcı oldu.
Astronomi, İslam dünyasında ve dünyanın diğer bölgelerinde gelişti. Bu, 9. yüzyılın başlarında Müslüman dünyasında ilk gök gözlemevlerinin ortaya çıkmasına yol açtı.[21][22][23] 964 yılında, Yerel Grup'taki en büyük galaksi olan Andromeda Galaksisi, Pers Müslüman gökbilimci Abd al-Rahman al-Sufi tarafından Sabit Yıldızlar Kitabı'nda tanımlandı.[24] Kaydedilen tarihin en parlak görünen yıldızsal olayı olan SN 1006 süpernovası, 1006 yılında Mısırlı Arap gökbilimci Ali ibn Ridwan ve Çinli gökbilimciler tarafından gözlemlendi. İranlı bilim insanı El-Biruni, Batlamyus'un aksine, Güneş'in apogesinin (gökyüzündeki en yüksek noktası) sabit değil, hareketli olduğunu gözlemledi.[25] Bilimde önemli katkılar yapan önde gelen İslam (çoğunlukla Pers ve Arap) gökbilimcilerinden bazıları şunlardır: El-Battani, Thebit, Abd al-Rahman al-Sufi, Biruni, Abū Ishāq Ibrāhīm al-Zarqālī, El-Birjandi ve Maragheh ve Semerkant gözlemevlerinin gökbilimcileri. O zamanki gökbilimciler, şu anda bireysel yıldızlar için kullanılan birçok Arapça adı tanıttılar.[26][27]
Büyük Zimbabve ve Timbuktu'daki kalıntıların[28] gök gözlemevlerine ev sahipliği yapmış olabileceğine de inanılıyor.[29] Klasik sonrası Batı Afrika'da, Gökbilimciler yıldızların hareketlerini ve mevsimlerle ilişkisini incelediler, gökyüzünün çizelgelerini ve karmaşık matematiksel hesaplamalara dayalı diğer gezegenlerin yörüngelerinin hassas diyagramlarını oluşturdular. Songhai tarihçisi Mahmud Kati, Ağustos 1583'te bir meteor yağmurunu belgeledi.[30][31] Avrupalılar önceden sömürge öncesi Ortaçağlar'da Sahra altı Afrika'da hiçbir astronomik gözlemin olmadığına inanıyorlardı, ancak modern keşifler bunun aksi yönde.[32][33][34][35]
Altı yüzyıldan fazla bir süredir (Ortaçağların sonlarında antik bilginin yeniden keşfinden Aydınlanmaya kadar), Roma Katolik Kilisesi, muhtemelen tüm diğer kurumlardan daha fazla finansal ve sosyal destekle astronomi çalışmasını destekledi. Kilisenin motivasyonları arasında Paskalya'nın tarihini bulmak vardı.[36]
Bilimsel devrim
Rönesans döneminde Nicolaus Kopernik, Güneş Sistemi'nin helyosantrik bir modelini önerdi. Çalışması Galileo Galilei tarafından savunuldu ve Johannes Kepler tarafından genişletildi. Kepler, gezegenlerin Güneş'in etrafındaki hareketini doğru bir şekilde tanımlayan bir sistem tasarlayan ilk kişiydi. Ancak Kepler, yazdığı yasaların ardındaki bir teoriyi formüle etmeyi başaramadı.[37] Gezegenlerin hareketini nihayet açıklayan, göksel dinamiği ve kütle çekim yasasını bulan Isaac Newton'du. Newton ayrıca yansıtıcı teleskopu geliştirdi.[38]
Teleskopların büyüklüğünde ve kalitesindeki iyileşmeler daha fazla keşfe yol açtı. İngiliz gökbilimci John Flamsteed, 3000'den fazla yıldızı katalogladı.[39] Nicolas Louis de Lacaille tarafından daha kapsamlı yıldız katalogları oluşturuldu. Gökbilimci William Herschel, bulutsu ve kümelerin ayrıntılı bir kataloğunu oluşturdu ve 1781'de bulunan ilk yeni gezegen olan Uranüs gezegenini keşfetti.[40]
18-19. yüzyıllarda Leonhard Euler, Alexis Claude Clairaut ve Jean le Rond d'Alembert tarafından yapılan üç cisim probleminin incelenmesi, Ay ve gezegenlerin hareketleri hakkında daha doğru tahminlere yol açtı. Bu çalışma, Joseph-Louis Lagrange ve Pierre Simon Laplace tarafından daha da rafine edildi, bu da gezegenlerin ve uyduların kütlelerinin bozulmalarından tahmin edilmesini sağladı.[41]
Spektroskop ve fotoğrafçılığın tanıtımıyla birlikte astronomide önemli ilerlemeler kaydedildi. Joseph von Fraunhofer, 1814–15 yıllarında Güneş'in spektrumunda yaklaşık 600 bant keşfetti, bunları 1859'da Gustav Kirchhoff farklı elementlerin varlığına bağladı. Yıldızların Dünya'nın kendi Güneşi'ne benzer olduğu, ancak çok çeşitli sıcaklıklara, kütlelere ve boyutlara sahip olduğu kanıtlandı.[26]
Dünya'nın galaksisi olan Samanyolu'nun kendi yıldız grubuna ait olduğu, "dış" galaksilerin varlığıyla birlikte ancak 20. yüzyılda kanıtlandı. Bu galaksilerin gözlemlenen uzaklaşması, Evrenin genişlemesinin keşfine yol açtı.[42] Teorik astronomi, kara delikler ve nötron yıldızları gibi nesnelerin varlığı hakkında spekülasyonlara yol açtı, bunlar kuasarlar, pulsarlar, blazarlar ve radyo galaksileri gibi gözlemlenen olayları açıklamak için kullanılmıştır. Fiziksel kozmoloji, 20. yüzyıl boyunca büyük ilerlemeler kaydetti. 1900'lerin başlarında, Büyük Patlama teorisi modeli formüle edildi, bu da kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu, Hubble yasası ve elementlerin kozmolojik bolluğu tarafından yoğun bir şekilde kanıtlandı. Uzay teleskopları, normalde atmosfer tarafından engellenen veya bulanıklaştırılan elektromanyetik spektrumun parçalarında ölçümler yapılmasını sağlamıştır.[43] Şubat 2016'da, LIGO projesinin bir önceki Eylül'de kütle çekim dalgalarının kanıtlarını tespit ettiğini ortaya koydu.[44][45]
Gözlemsel astronomi
Ana madde: Gözlemsel astronomi
Gök cisimleri ve diğer nesneler hakkında bilgilerin ana kaynağı, görünür ışık veya daha genel olarak elektromanyetik radyasyondur.[46] Gözlemsel astronomi, gözlemlerin yapıldığı elektromanyetik spektrumun ilgili bölgesine göre sınıflandırılabilir. Spektrumun bazı bölümleri Dünya yüzeyinden gözlemlenebilirken, diğerleri sadece yüksek rakımlardan veya Dünya atmosferinin dışında gözlemlenebilir. Bu alt alanlar hakkında belirli bilgiler aşağıda verilmiştir.
Radyo astronomisi
Ana madde: Radyo astronomisi
Radyo astronomisi, görünür aralığın dışındaki yaklaşık bir milimetreden büyük dalga boylarına sahip radyasyonu kullanır.[47] Radyo astronomisi, gözlemsel astronomi çeşitlerinin çoğundan farklı olarak, gözlemlenen radyo dalgaları, ayrık fotonlar olarak değil, dalgalar olarak işlenebilir. Dolayısıyla, radyo dalgalarının hem genliğini hem de fazını ölçmek nispeten daha kolaydır, oysa bu daha kısa dalga boylarında kolayca yapılamaz.[47]
Bazı radyo dalgaları doğrudan gök cisimleri tarafından yayılırken, termal emisyonun bir ürünü olarak, gözlemlenen radyo emisyonunun çoğu senkrotron radyasyonunun sonucudur, bu da elektronlar manyetik alanlarda döndüğünde üretilir.[47] Ek olarak, özellikle 21 cm'deki hidrojen spektral çizgisi olmak üzere, yıldızlararası gaz tarafından üretilen bir dizi spektral çizgi radyo dalga boylarında gözlemlenebilir.[9][47]
Süpernovalar, yıldızlararası gaz, pulsarlar ve aktif galaksi çekirdekleri dahil olmak üzere çok çeşitli diğer nesneler radyo dalga boylarında gözlemlenebilir.[9][47]
Kızılötesi astronomi
Ana madde: Kızılötesi astronomi
Kızılötesi astronomisi, kızılötesi radyasyonun tespitine ve analizine dayanır, bu da kırmızı ışığa göre daha uzun dalga boyları ve görüşümüzün dışındadır. Kızılötesi spektrum, gezegenler, yıldız çevresi diskleri veya ışığı toz tarafından engellenen bulutsular gibi görünür ışık yaymak için çok soğuk olan nesneleri incelemek için kullanışlıdır. Kızılötesinin daha uzun dalga boyları, görünür ışığı engelleyen toz bulutlarından geçebilir, bu da moleküler bulutlara gömülen genç yıldızların ve galaksilerin çekirdeklerinin gözlemlenmesini sağlar. Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) tarafından yapılan gözlemler, çok sayıda galaktik protoyıldızı ve onların ana yıldız kümelerini ortaya çıkarmada özellikle etkili olmuştur.[49][50] Görünür ışığa yakın kızılötesi dalga boyları hariç, bu radyasyon atmosfer tarafından yoğun bir şekilde emilir veya gizlenir, çünkü atmosferin kendisi önemli bir kızılötesi emisyon üretir. Sonuç olarak, kızılötesi gözlemevlerinin Dünya'daki yüksek, kuru yerlerde veya uzayda bulunması gerekir.[51] Bazı moleküller kızılötesinde güçlü bir şekilde yayılır. Bu, uzayın kimyasının incelenmesini sağlar; daha spesifik olarak, kuyruklu yıldızlarda suyu tespit edebilir.[52]
Görsel astronomi
Ana madde: Görsel astronomi
Tarihsel olarak, görünür ışık astronomisi olarak da adlandırılan görsel astronomi, en eski astronomi biçimidir.[53] Gözlemlerin görüntüleri başlangıçta elle çizildi. 19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın büyük bir kısmında, görüntüler fotoğraf ekipmanı kullanılarak çekildi. Modern görüntüler, özellikle yük eşleştirilmiş cihazlar (CCD'ler) kullanılarak dijital dedektörler kullanılarak oluşturulur ve modern ortamlarda kaydedilir. Görünür ışık yaklaşık 4000 Å ile 7000 Å (400 nm ile 700 nm) arasında uzansa da,[53] aynı ekipman bazı yakın ultraviyole ve yakın kızılötesi radyasyonları gözlemlemek için kullanılabilir.
Ultraviyole astronomisi
Ana madde: Ultraviyole astronomisi
Ultraviyole astronomisi, yaklaşık 100 ile 3200 Å (10 ile 320 nm) arasındaki ultraviyole dalga boylarını kullanır.[47] Bu dalga boylarındaki ışık Dünya atmosferi tarafından emilir, bu nedenle bu dalga boylarında yapılan gözlemlerin üst atmosferden veya uzaydan yapılması gerekir. Ultraviyole astronomisi, termal radyasyonun ve bu dalga bandında çok parlak olan sıcak mavi yıldızlardan (OB yıldızları) gelen spektral emisyon çizgilerinin incelenmesi için en uygunudur. Bu, diğer galaksilerdeki mavi yıldızları içerir, bunlar çeşitli ultraviyole araştırmalarının hedefleri olmuştur. Ultraviyole ışıkta yaygın olarak gözlemlenen diğer nesneler arasında gezegenimsi bulutsular, süpernova kalıntıları ve aktif galaksi çekirdekleri bulunur.[47] Ancak, ultraviyole ışık yıldızlararası toz tarafından kolayca emildiği için, ultraviyole ölçümlerinde bir ayarlama gereklidir.[47]
Röntgen astronomisi
Ana madde: Röntgen astronomisi
Röntgen astronomisi, röntgen dalga boylarını kullanır. Tipik olarak, röntgen radyasyonu senkrotron emisyonu (elektronların manyetik alan çizgileri etrafında dönmesinin sonucu), 107 (10 milyon) kelvinin üzerindeki ince gazlardan gelen termal emisyon ve 107 Kelvinin üzerindeki kalın gazlardan gelen termal emisyon tarafından üretilir.[47] Röntgenler Dünya atmosferi tarafından emildiği için, tüm röntgen gözlemleri yüksek irtifa balonlarından, roketlerden veya röntgen astronomisi uydularından yapılmalıdır. Önemli röntgen kaynakları arasında röntgen ikilileri, pulsarlar, süpernova kalıntıları, eliptik galaksiler, galaksi kümeleri ve aktif galaksi çekirdekleri bulunur.[47]
Gama ışını astronomisi
Ana madde: Gama ışını astronomisi
Gama ışını astronomisi, gök cisimlerini elektromanyetik spektrumun en kısa dalga boylarında gözlemler. Gama ışınları, Compton Gama Işını Gözlemevi gibi uydular tarafından veya atmosferik Çerenkov teleskopları adı verilen özel teleskoplar tarafından doğrudan gözlemlenebilir.[47] Çerenkov teleskopları gama ışınlarını doğrudan algılamaz, bunun yerine gama ışınları Dünya atmosferi tarafından emildiğinde oluşan görünür ışık parlamalarını algılar.[54]
Gama ışını yayan kaynakların çoğu aslında gama ışını patlamalarıdır, yalnızca birkaç milisaniye ila binlerce saniye boyunca gama radyasyonu üreten ve daha sonra kaybolan nesnelerdir. Gama ışını kaynaklarının yalnızca %10'u geçici olmayan kaynaklardır. Bu sabit gama ışını yayıcılar arasında pulsarlar, nötron yıldızları ve aktif galaksi çekirdekleri gibi kara delik adayları bulunur.[47]
Elektromanyetik spektruma dayanmayan alanlar
Elektromanyetik radyasyona ek olarak, büyük mesafelerden kaynaklanan birkaç başka olay da Dünya'dan gözlemlenebilir.
Nötrino astronomisinde, gökbilimciler SAGE, GALLEX ve Kamioka II/III gibi yoğun bir şekilde korunmuş yeraltı tesislerini nötrinoları tespit etmek için kullanırlar. Dünya'dan geçen nötrinoların büyük çoğunluğu Güneş'ten geliyor, ancak süpernova 1987A'dan da 24 nötrino tespit edildi.[47] Kozmik ışınlar, Dünya atmosferine girdiklerinde bozunabilen veya emilebilen çok yüksek enerjili parçacıklar (atom çekirdeklerinden) oluşur, bu da mevcut gözlemevleri tarafından tespit edilebilen ikincil parçacıkların bir kaskadına yol açar.[55] Bazı gelecekteki nötrino dedektörleri, kozmik ışınlar Dünya atmosferine çarptığında oluşan parçacıklara da duyarlı olabilir.[47]
Kütle çekim dalgası astronomisi, uzaktaki büyük kütleli nesneler hakkında gözlemsel veri toplamak için kütle çekim dalgası dedektörlerini kullanan yeni bir astronomi alanıdır. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory LIGO gibi birkaç gözlemevi inşa edildi. LIGO, ilk tespiti 14 Eylül 2015'te gerçekleştirdi ve ikili bir kara delikten gelen kütle çekim dalgalarını gözlemledi.[56] 26 Aralık 2015'te ikinci bir kütle çekim dalgası tespit edildi ve ek gözlemler devam etmelidir, ancak kütle çekim dalgaları son derece hassas aletler gerektirir.[57][58]
Elektromanyetik radyasyon, nötrinolar veya kütle çekim dalgaları kullanılarak yapılan gözlemlerin kombinasyonu ve diğer tamamlayıcı bilgiler, çok haberci astronomisi olarak bilinir.[59][60]
Astrometr ve gök mekaniği
Ana maddeler: Astrometr ve Gök mekaniği
Astronominin en eski alanlarından biri ve tüm bilimde, gök cisimlerinin konumlarının ölçülmesidir. Tarihsel olarak, Güneş, Ay, gezegenler ve yıldızların konumlarının doğru bilgisi, göksel navigasyonda (gezinmeyi yönlendirmek için gök cisimlerinin kullanımı) ve takvim yapımında çok önemliydi.[61]: 39
Gezegenlerin konumlarının dikkatli ölçülmesi, kütle çekimsel bozulmaların sağlam bir anlayışına ve gezegenlerin geçmiş ve gelecekteki konumlarını büyük doğrulukla belirleme yeteneğine yol açtı, bu alana gök mekaniği deniyor. Daha yakın zamanda, Dünya'ya yakın nesnelerin izlenmesi, bu nesnelerle Dünya'nın yakın karşılaşmalarını veya olası çarpışmalarını tahmin etmeyi sağlayacaktır.[62]
Yakın yıldızların yıldız paralaksının ölçülmesi, Evrenin ölçeğini ölçmek için kullanılan kozmik mesafe merdiveninde temel bir temel sağlar. Yakın yıldızların paralaks ölçümleri, daha uzak yıldızların özellikleri için mutlak bir temel sağlar, çünkü özelliklerini karşılaştırılabilir. Yıldızların radyal hızı ve öz hareketinin ölçülmesi, gökbilimcilerin bu sistemlerin Samanyolu galaksisindeki hareketini çizmelerini sağlar. Astrometr sonuçları, galaksideki tahmini karanlık maddenin dağılımını hesaplamak için kullanılan temeldir.[63]
1990'larda, yakın yıldızların yıldızsal sallanmasının ölçülmesi, bu yıldızların yörüngesinde dönen büyük dış gezegenleri tespit etmek için kullanıldı.[64]
Teorik astronomi
Ana madde: Teorik astronomi
Teorik gökbilimciler, analitik modeller ve hesaplamalı sayısal simülasyonlar dahil olmak üzere çeşitli araçlar kullanırlar; her birinin kendine özgü avantajları vardır. Bir sürecin analitik modelleri, neler olup bittiğinin özüne dair daha geniş bir fikir vermek için daha iyidir. Sayısal modeller, aksi takdirde gözlemlenmeyen olayların ve etkilerin varlığını ortaya koyar.[65][66]
Astronominin teoristleri, mevcut gözlemlere ve bilinen fiziğe dayanan teorik modeller oluşturmayı ve bu modellerin gözlemsel sonuçlarını tahmin etmeyi amaçlarlar. Bir model tarafından tahmin edilen olayların gözlemlenmesi, gökbilimcilerin birkaç alternatif veya çelişkili model arasında seçim yapmalarını sağlar. Teoristler ayrıca yeni gözlemleri dikkate almak için mevcut modelleri değiştirirler. Bazı durumlarda, bir modeli büyük ölçüde veya tamamen terk etmeye yol açabilecek bir modele uymayan çok miktarda gözlemsel veri olabilir, örneğin Dünya merkezli teori, ışık taşıyan eter varlığı ve kozmik evrimin durağan modeli.
Teorik gökbilimciler tarafından modellenen olaylar şunlardır:
yıldız dinamiği ve evrimi
galaksi oluşumu
Evrendeki maddenin büyük ölçekli dağılımı
kozmik ışınların kökeni
genel görelilik ve fiziksel kozmoloji, sicim kozmolojisi ve astroparçacık fiziği dahil.
Modern teorik astronomi, 1990'lardan bu yana gözlemde yaşanan çarpıcı ilerlemeleri yansıtır, bunlar kozmik mikrodalga arka planı, uzak süpernovalar ve galaksi kırmızıya kaymalarının incelenmesini içerir, bunlar kozmoloji için standart bir modelin geliştirilmesine yol açmıştır. Bu model, evrenin şu anda doğası iyi anlaşılmayan büyük miktarda karanlık madde ve karanlık enerji içermesini gerektirir, ancak model birçok farklı gözleme mükemmel şekilde uyan ayrıntılı tahminler sunar.[67]
Belirli alt alanlar
Astrofizik
Ana madde: Astrofizik
Astrofizik, fizik ve kimya prensiplerini "uzaydaki konumları veya hareketleri yerine astronomik nesnelerin doğasını belirlemek için" kullanan astronomi dalıdır.[68][69] İncelenen nesneler arasında Güneş, diğer yıldızlar, galaksiler, dış gezegenler, yıldızlararası ortam ve kozmik mikrodalga arka plan bulunur.[70][71] Emisyonları elektromanyetik spektrumun tüm kısımlarında incelenir ve incelenen özellikler arasında parlaklık, yoğunluk, sıcaklık ve kimyasal kompozisyon bulunur. Astrofizik çok geniş bir konu olduğu için, astrofizikçiler genellikle mekanik, elektromanyetizma, istatistiksel mekanik, termodinamik, kuantum mekaniği, görelilik, nükleer ve parçacık fiziği ve atomik ve moleküler fizik dahil olmak üzere fiziğin birçok disiplinini uygularlar.
Uygulamada, modern astronomik araştırma genellikle teorik ve gözlemsel fiziğin alanlarında önemli miktarda çalışma içerir. Astrofizikçilerin çalışma alanlarından bazıları şunlardır: karanlık madde, karanlık enerji ve kara deliklerin özelliklerini belirleme çabaları; zaman yolculuğunun mümkün olup olmadığı, solucan deliklerinin oluşabileceği veya çoklu evrenin var olup olmadığı; ve evrenin kökeni ve nihai kaderi.[70] Teorik astrofizikçiler tarafından da incelenen konular arasında Güneş Sistemi oluşumu ve evrimi; yıldız dinamiği ve evrimi; galaksi oluşumu ve evrimi; manyetohidrodinamik; evrendeki maddenin büyük ölçekli yapısı; kozmik ışınların kökeni; genel görelilik ve fiziksel kozmoloji, sicim kozmolojisi ve astroparçacık fiziği dahil.
Astrokimya
Ana madde: Astrokimya
Astrokimya, Evrendeki moleküllerin bolluğunu ve reaksiyonlarını ve radyasyonla etkileşimlerini inceleyen bilimdir. Disiplin, astronomi ve kimyanın bir örtüşmesidir. "Astrokimya" terimi hem Güneş Sistemi'ne hem de yıldızlararası ortama uygulanabilir. Göktaşları gibi Güneş Sistemi nesnelerindeki element bolluğunun ve izotop oranlarının incelenmesine kozmokimya denirken, yıldızlararası atomların ve moleküllerin ve radyasyonla etkileşimlerinin incelenmesine bazen moleküler astrofizik denir. Moleküler gaz bulutlarının oluşumu, atomik ve kimyasal bileşimi, evrimi ve kaderi özel ilgi çekmektedir, çünkü bu bulutlardan güneş sistemleri oluşmaktadır. Bu alandaki çalışmalar, Güneş Sistemi'nin oluşumunun, Dünya'nın kökeninin ve jeolojisinin, biyolojik kökenin ve iklim ve okyanusların kökeninin anlaşılmasına katkıda bulunur.[72]
Astrobiyoloji
Ana madde: Astrobiyoloji
Astrobiyoloji, evrendeki yaşamın kökenleri, erken evrimi, dağılımı ve geleceğiyle ilgilenen disiplinlerarası bir bilim alanıdır. Astrobiyoloji, dünya dışı yaşamın var olup olmadığı ve varsa insanların bunu nasıl tespit edebileceği sorusunu ele alır.[73] Ekzobiyoloji terimi benzerdir.[74]
Astrobiyoloji, diğer dünyalarda yaşam olasılığını araştırmak ve Dünya'dakinden farklı olabilecek biyosferleri tanımayı sağlamak için moleküler biyoloji, biyofizik, biyokimya, kimya, astronomi, fiziksel kozmoloji, dış gezegen bilimi ve jeolojiyi kullanır.[75] Yaşamın kökeni ve erken evrimi, astrobiyoloji disiplininin ayrılmaz bir parçasıdır.[76] Astrobiyoloji, mevcut bilimsel verilerin yorumlanmasıyla ilgilenir ve spekülasyonlar bağlam sağlamak için kabul edilse de, astrobiyoloji öncelikle mevcut bilimsel teorilere sıkıca uyan hipotezlerle ilgilenir.
Bu disiplinlerarası alan, gezegen sistemlerinin kökeni, uzaydaki organik bileşiklerin kökeni, kaya-su-karbon etkileşimleri, Dünya'daki biyolojik köken, gezegen yaşanabilirliği, yaşam tespiti için biyo-imzaların araştırılması ve yaşamın Dünya'da ve uzayda meydana gelen zorluklara uyum sağlama potansiyeli hakkında çalışmalar üzerinde araştırmaları kapsar.[77][78][79]
Fiziksel kozmoloji
−13 —
–
−12 —
–
−11 —
–
−10 —
–
−9 —
–
−8 —
–
−7 —
–
−6 —
–
−5 —
–
−4 —
–
−3 —
–
−2 —
–
−1 —
–
0 —
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
←
Ana madde: Fiziksel kozmoloji
Kozmoloji (Yunanca κόσμος (kosmos) "dünya, evren" ve λόγος (logos) "söz, çalışma" veya tam anlamıyla "mantık" kelimesinden), Evrenin tamamının incelenmesi olarak kabul edilebilir.
Evrenin büyük ölçekli yapısının gözlemleri, fiziksel kozmoloji olarak bilinen bir dal, kozmosun oluşumunun ve evriminin derin bir anlayışını sağlamıştır. Modern kozmolojinin temeli, Evrenimizin tek bir noktada başladığı ve daha sonra 13,8 milyar yıl boyunca[80] mevcut durumuna kadar genişlediği[81] kabul edilen Büyük Patlama teorisi. Büyük Patlama kavramı, 1965'te mikrodalga arka plan radyasyonunun keşfine kadar izlenebilir.[81]
Bu genişleme sırasında, Evren birkaç evrimsel aşamadan geçti. Çok erken zamanlarda, Evrenin, başlangıç koşullarını homojenleştiren çok hızlı bir kozmik enflasyon yaşadığı tahmin ediliyor. Daha sonra, nükleosentez, erken Evrenin element bolluğunu üretti.[81] (Ayrıca nükleokozmokronolojiye bakın.)
İlk nötr atomlar, ilkel iyonlardan oluşan bir denizden oluştuğunda, uzay radyasyona şeffaf hale geldi ve bugün mikrodalga arka plan radyasyonu olarak görülen enerjiyi serbest bıraktı. Genişleyen Evren, daha sonra yıldızsal enerji kaynaklarının olmaması nedeniyle Karanlık bir Çağ'dan geçti.[82]
Maddenin hiyerarşik bir yapısı, uzayın kütle yoğunluğundaki küçük varyasyonlardan oluşmaya başladı. Madde, en yoğun bölgelerde birikerek, gaz bulutları ve en eski yıldızlar olan Popülasyon III yıldızları oluşturdu. Bu büyük yıldızlar, yeniden iyonlaşma sürecini tetikledi ve erken Evren'deki ağır elementlerin çoğunu oluşturduklarına inanılıyor, bu da nükleer bozunma yoluyla daha hafif elementler oluşturarak nükleosentez döngüsünün daha uzun süre devam etmesini sağlıyor.[83]
Kütle çekimsel kümelenmeler, filamentler halinde kümelendi ve boşluk