Știința astronomie se preocupă de obiectele și evenimentele din univers. Aceasta variază de la stele și planete la galaxii, materie întunecată, și energie întunecată. Istoria astronomiei este plină de povești despre descoperire și explorare, începând cu primii oameni care au privit spre cer și au continuat de-a lungul secolelor până în zilele noastre. Astronomii de astăzi folosesc mașini complexe și sofisticate și programe software pentru a afla despre toate lucrurile din formarea planetelor și a stelelor la coliziunile galaxiilor și formarea primelor stele și planete. Să aruncăm o privire doar la câteva dintre numeroasele obiecte și evenimente pe care le studiază.
De departe, unele dintre cele mai interesante descoperiri astronomice sunt planetele din jurul altor stele. Acestea sunt numite exoplaneteși par să se formeze în trei „arome”: terestre (stâncoase), giganți de gaze și „pitici” de gaz. De unde știu astronomii acest lucru? Misiunea Kepler de a găsi planete în jurul altor stele a descoperit mii de candidați ai planetei doar în partea din apropiere a galaxiei noastre. După ce au fost găsiți, observatorii continuă să studieze acești candidați folosind alte telescoape spațiale sau terestre și instrumente specializate numite spectroscoape.
Kepler găsește exoplanete căutând o stea care se întunecă pe măsură ce o planetă trece prin fața sa din punctul nostru de vedere. Asta ne spune dimensiunea planetei în funcție de câtă lumină stelară blochează. Pentru a determina compoziția planetei trebuie să cunoaștem masa ei, deci densitatea acesteia poate fi calculată. O planetă stâncoasă va fi mult mai densă decât un gigant de gaz. Din păcate, cu cât este mai mică o planetă, cu atât este mai greu să-i măsurăm masa, în special pentru stelele slabe și îndepărtate examinate de Kepler.
Astronomii au măsurat cantitatea de elemente mai grele decât hidrogenul și heliul, pe care astronomii le numesc colectiv metale, în stele cu candidați exoplanet. Deoarece o stea și planetele ei se formează din același disc de material, metalicitatea unei stele reflectă compoziția discului protoplanetar. Ținând cont de toți acești factori, astronomii au venit cu ideea a trei „tipuri de bază” de planete.
Două lumi care orbitează pe steaua Kepler-56 sunt destinate stelei. Astronomii care studiază Kepler 56b și Kepler 56c au descoperit că în aproximativ 130-156 milioane de ani, aceste planete vor fi înghițite de steaua lor. De ce se va întâmpla asta? Kepler-56 devine o stea uriașă roșie. Pe măsură ce îmbătrânește, acesta a umflat până la aproximativ patru ori mai mare decât Soarele. Această expansiune a bătrâneții va continua și, în cele din urmă, steaua va cuprinde cele două planete. A treia planetă care orbitează această stea va supraviețui. Celelalte două se vor încălzi, întinse de atracția gravitațională a stelei, iar atmosfera lor se va fierbe departe. Dacă credeți că acest lucru pare străin, amintiți-vă: lumile interioare ale noastre sistem solar se va confrunta cu aceeași soartă peste câteva miliarde de ani. Sistemul Kepler-56 ne arată soarta propriei planete în viitorul îndepărtat!
În universul îndepărtat, astronomii privesc patru ciorchini de galaxii se ciocnesc între ei. În plus față de stele care se amestecă, acțiunea eliberează și cantități uriașe de radiații X și emisii radio. Orbitarea Pământului Telescopul spațial Hubble (HST) și Observatorul Chandra, impreuna cu Array foarte mare (VLA) din New Mexico au studiat această scenă de coliziune cosmică pentru a ajuta astronomii să înțeleagă mecanica a ceea ce se întâmplă când grupurile de galaxie se prăbușesc între ele.
HST imaginea formează fundalul acestei imagini compuse. Emisia de raze X detectată de Chandra este în albastru și emisia radio văzută de VLA este în roșu. Razele X urmăresc existența unui gaz fierbinte, tenuos, care pătrunde în regiunea care conține grupuri de galaxii. Caracteristica mare, în mod ciudat, roșu din centru este probabil o regiune în care șocurile cauzate de coliziunile accelerează particulele care apoi interacționează cu câmpurile magnetice și emit radio valuri. Obiectul care emite radio drept, alungit, este o galaxie prim-plan a cărei gaură neagră centrală accelerează jeturi de particule în două direcții. Obiectul roșu din partea stângă jos este o galaxie radio care se încadrează probabil în cluster.
Există o galaxie acolo, nu prea departe de Calea Lactee (30 de milioane de ani-lumină, chiar alături, la distanță cosmică) numită M51. Poate ai auzit-o numind Whirlpool. Este o spirală, similară cu propria noastră galaxie. Se deosebește de Calea Lactee prin faptul că se ciocnește cu un însoțitor mai mic. Acțiunea fuziunii declanșează valuri de formare a stelelor.
În efortul de a înțelege mai multe despre regiunile sale formatoare de stele, găurile sale negre și alte locuri fascinante, astronomii au folosit Observatorul de raze X Chandra pentru a acumula emisiile de raze X provenind de la M51. Această imagine arată ce au văzut. Este un compus dintr-o imagine cu lumină vizibilă suprapusă cu date de raze X (în violet). Majoritatea surselor de radiografie care Chandra ferăstraiele sunt binare cu raze X (XRB). Acestea sunt perechi de obiecte în care o stea compactă, cum ar fi o stea cu neutroni sau, mai rar, o gaură neagră, captează material dintr-o stea însoțitoare orbitantă. Materialul este accelerat de câmpul gravitațional intens al stelei compacte și încălzit la milioane de grade. Aceasta creează o sursă de raze X luminoase. Chandra observațiile relevă că cel puțin zece dintre XRB-urile din M51 sunt suficient de strălucitoare pentru a conține găuri negre. În opt dintre aceste sisteme, găurile negre captează material din stele însoțitoare, care sunt mult mai masive decât Soarele.
Cea mai masivă dintre stelele nou formate creată ca răspuns la viitoarele coliziuni va trăi rapid (doar câteva milioane de ani), va muri tânără și se va prăbuși pentru a forma stele neutronice sau găuri negre. Majoritatea XRB-urilor care conțin găuri negre în M51 sunt situate aproape de regiunile în care se formează stele, arătându-și conexiunea cu fatidica coliziune galactică.
Oriunde, astronomii privesc în univers, găsesc galaxii din câte pot vedea. Acesta este cel mai recent și cel mai colorat aspect asupra universului îndepărtat, realizat de către Telescopul spațial Hubble.
Cel mai important rezultat al acestei imagini superbe, care este un compus de expuneri luate în 2003 și 2012 cu Camera avansată pentru sondaje și camera largă de cameră 3, înseamnă că furnizează legătura lipsă în stea formare.
Astronomii au studiat anterior Hubble Ultra Deep Field (HUDF), care acoperă o mică secțiune de spațiu vizibilă în constelația emisferei sudice Fornax, în lumină vizibilă și în infraroșu aproape. Studiul luminii ultraviolete, combinat cu toate celelalte lungimi de undă disponibile, oferă o imagine a acelei părți a cerului care conține aproximativ 10.000 de galaxii. Cele mai vechi galaxii din imagine arată ca la doar câteva sute de milioane de ani după Big Bang (evenimentul care a început extinderea spațiului și timpului în universul nostru).
Lumina ultravioletă este importantă pentru a privi înapoi până acum, deoarece provine de la cele mai tari, cele mai mari și mai tinere stele. Observând aceste lungimi de undă, cercetătorii arunca o privire directă asupra galaxiilor care formează stele și unde se formează stelele în cadrul acestor galaxii. De asemenea, le permite să înțeleagă cum galaxiile au crescut în timp, din colecții mici de stele tinere fierbinți.