علم الفلك يهتم بأشياء وأحداث في الكون. هذا يتراوح من النجوم و الكواكب إلى المجرات, المادة المظلمةو الطاقة المظلمة. يمتلئ تاريخ علم الفلك بحكايات الاكتشاف والاستكشاف ، بدءًا من أقدم البشر الذين نظروا إلى السماء واستمروا عبر القرون حتى الوقت الحاضر. يستخدم علماء الفلك اليوم آلات وبرامج معقدة ومتطورة للتعرف على كل شيء من تشكيل الكواكب والنجوم لتصادم المجرات وتشكيل النجوم الاولى والنجوم الكواكب. دعونا نلقي نظرة على عدد قليل من الأشياء والأحداث العديدة التي يدرسونها.
حتى الآن ، بعض أكثر الاكتشافات الفلكية إثارة هي الكواكب حول النجوم الأخرى. تسمى هذه الكواكب الخارجية، ويبدو أنها تتشكل في ثلاث "نكهات": الأرض (الصخرية) ، وعمالقة الغاز ، و "الأقزام" الغازية. كيف يعرف الفلكيون ذلك؟ كشفت مهمة كيبلر للعثور على كواكب حول نجوم أخرى آلاف مرشحي الكوكب في الجزء القريب من مجرتنا. بمجرد العثور عليهم ، يواصل المراقبون دراسة هؤلاء المرشحين باستخدام مقاريب فضائية أو أرضية وأدوات متخصصة أخرى تسمى المطياف.
يجد كبلر الكواكب الخارجية من خلال البحث عن نجم يخفت عندما يمر كوكب أمامه من وجهة نظرنا. يخبرنا ذلك عن حجم الكوكب بناءً على مقدار ضوء النجوم الذي يحجبه. لتحديد تركيبة الكوكب ، نحتاج إلى معرفة كتلته ، بحيث يمكن حساب كثافته. سيكون الكوكب الصخري أكثر كثافة من عملاق الغاز. لسوء الحظ ، كلما كان كوكب أصغر ، كان من الصعب قياس كتلته ، خاصة بالنسبة للنجوم الخافتة والبعيدة التي فحصها كيبلر.
قام الفلكيون بقياس كمية العناصر الأثقل من الهيدروجين والهليوم ، والتي يطلق عليها علماء الفلك بشكل جماعي المعادن ، في النجوم مع مرشحين للكواكب الخارجية. بما أن النجم وكواكبه تتكون من نفس قرص المادة ، فإن معدنية النجم تعكس تكوين القرص الكوكبي الأولي. مع أخذ كل هذه العوامل في الاعتبار ، توصل الفلكيون إلى فكرة "ثلاثة أنواع أساسية" من الكواكب.
عالمان يدوران حول النجم كبلر -56 متجهان إلى الموت النجم. اكتشف علماء الفلك الذين يدرسون كبلر 56 ب و كبلر 56 ج أنه خلال حوالي 130 إلى 156 مليون سنة ، ستبتلع هذه الكواكب من قبل نجمهم. لماذا سيحدث هذا؟ أصبح كبلر -56 أ النجم الاحمر العملاق. مع تقدمه في العمر ، انتفخ إلى حوالي أربعة أضعاف حجم الشمس. سيستمر هذا التوسع في الشيخوخة ، وفي النهاية ، سيبتلع النجم الكواكب. الكوكب الثالث الذي يدور حول هذا النجم سيبقى. سيتم تسخين الاثنين الآخرين ، وتمتد بسحب الجاذبية للنجم ، وسوف تغلي أجواءهما. إذا كنت تعتقد أن هذا يبدو غريبًا ، فتذكر: العوالم الداخلية الخاصة بنا النظام الشمسي سيواجه هذا المصير نفسه في بضع مليارات من السنين. يُظهر لنا نظام كبلر -56 مصير كوكبنا في المستقبل البعيد!
في الكون البعيد ، يراقب الفلكيون أربعة مجموعات المجرات تصطدم مع بعضها البعض. بالإضافة إلى النجوم المختلطة ، فإن هذا الإجراء يطلق أيضًا كميات هائلة من الأشعة السينية وانبعاثات الراديو. مدار الأرض تلسكوب هابل الفضائي (HST) و مرصد شاندرا، جنبا إلى جنب مع مصفوفة كبيرة جدًا قام (VLA) في نيو مكسيكو بدراسة مشهد التصادم الكوني هذا لمساعدة الفلكيين على فهم آليات ما يحدث عندما تصطدم مجموعات المجرات ببعضها البعض.
ال HST تشكل الصورة خلفية هذه الصورة المركبة. تم الكشف عن انبعاث الأشعة السينية بواسطة شاندرا باللون الأزرق وانبعاث الراديو الذي تراه VLA باللون الأحمر. تتتبع الأشعة السينية وجود غاز ساخن ضعيف يتخلل المنطقة التي تحتوي على عناقيد المجرات. الميزة الحمراء الكبيرة على شكل غريب في المركز ربما تكون منطقة حيث الصدمات الناجمة عن التصادم هو تسريع الجسيمات التي تتفاعل بعد ذلك مع المجالات المغناطيسية وتنبعث الراديو أمواج. الجسم المستقيم الباعث للراديو هو مجرة أمامية ثقبها المركزي الأسود هو تسريع نفاثات الجسيمات في اتجاهين. الجسم الأحمر في أسفل اليسار هو مجرة راديوية ربما تقع في الكتلة.
هناك مجرة هناك ، ليست بعيدة جدًا عن درب التبانة (30 مليون سنة ضوئية ، في الجوار فقط على مسافة كونية) تسمى M51. ربما سمعت أنها تسمى Whirlpool. إنه حلزوني ، يشبه مجرتنا. وهي تختلف عن درب التبانة من حيث أنها تتصادم مع رفيق أصغر. عمل الاندماج يثير موجات تشكيل النجوم.
في محاولة لفهم المزيد عن مناطق تكوين النجوم ، والثقوب السوداء ، وغيرها من الأماكن الرائعة ، استخدم علماء الفلك مرصد شاندرا للأشعة السينية لجمع انبعاثات الأشعة السينية القادمة من M51. تظهر هذه الصورة ما رأوه. إنه مركب من صورة للضوء المرئي مغطى ببيانات الأشعة السينية (باللون البنفسجي). معظم مصادر الأشعة السينية التي شاندرا المنشار هي ثنائيات الأشعة السينية (XRBs). هذه أزواج من الأشياء حيث يلتقط النجم المضغوط ، مثل النجم النيوتروني أو ، نادرًا ، الثقب الأسود ، المواد من نجم رفيق يدور. يتم تسريع المادة عن طريق مجال الجاذبية المكثف للنجم المضغوط ويتم تسخينه لملايين الدرجات. يؤدي ذلك إلى إنشاء مصدر أشعة سينية مشرق. ال شاندرا تكشف الملاحظات أن عشرة على الأقل من XRBs في M51 مشرقة بما يكفي لاحتواء الثقوب السوداء. في ثمانية من هذه الأنظمة ، من المحتمل أن تلتقط الثقوب السوداء مادة من النجوم المصاحبة تكون أكبر بكثير من الشمس.
أكبر النجوم التي تم تكوينها حديثًا والتي يتم إنشاؤها استجابة للتصادمات القادمة ستعيش بسرعة (بضعة ملايين من السنين فقط) ، وتموت صغيرة ، وتنهار لتكوين نجوم نيوترونية أو ثقوب سوداء. تقع معظم XRBs التي تحتوي على ثقوب سوداء في M51 بالقرب من المناطق التي تتكون فيها النجوم ، مما يدل على ارتباطها بالاصطدام المجري المشؤوم.
في كل مكان ينظر الفلكيون إلى الكون المجرات بقدر ما يرون. هذا هو أحدث وألوان نظرة على الكون البعيد الذي أدلى به تلسكوب هابل الفضائي.
أهم نتيجة لهذه الصورة الرائعة ، وهي عبارة عن مجموعة من التعرضات التي تم التقاطها في عامي 2003 و 2012 مع الكاميرا المتقدمة للاستطلاعات والكاميرا واسعة المجال 3 ، هي أنها توفر الرابط المفقود في النجمة تشكيل - تكوين.
درس الفلكيون سابقًا حقل هابل الفائق العمق (HUDF) ، الذي يغطي جزءًا صغيرًا من الفضاء المرئي من كوكبة نصف الكرة الأرضية Fornax ، في الضوء المرئي والقريب من الأشعة تحت الحمراء. تقدم دراسة الأشعة فوق البنفسجية ، مع جميع الأطوال الموجية الأخرى المتاحة ، صورة لهذا الجزء من السماء الذي يحتوي على حوالي 10000 مجرة. تبدو أقدم المجرات في الصورة كما لو كانت بعد بضع مئات من ملايين السنين فقط بعد الانفجار العظيم (الحدث الذي بدأ في توسيع المكان والزمان في عالمنا).
الضوء فوق البنفسجي مهم في النظر إلى الوراء إلى هذا الحد لأنه يأتي من النجوم الأكثر سخونة والأكبر والأصغر. من خلال مراقبة هذه الأطوال الموجية ، يحصل الباحثون على نظرة مباشرة على المجرات التي تشكل النجوم وأين تتشكل النجوم داخل تلك المجرات. كما يتيح لهم فهم كيفية نمو المجرات بمرور الوقت ، من مجموعات صغيرة من النجوم الشابة الساخنة.