Věda o astronomie se zabývá objekty a událostmi ve vesmíru. To sahá od hvězdy a planety na galaxie, temná hmota, a temná energie. Historie astronomie je plná příběhů o objevování a zkoumání, počínaje nejčasnějšími lidmi, kteří se dívali na oblohu a pokračovali skrz staletí až do současnosti. Dnešní astronomové používají složité a sofistikované stroje a software, aby se dozvěděli o všem od formování planet a hvězd ke srážkám galaxií a formování prvních hvězd a planety. Pojďme se podívat na několik z mnoha objektů a událostí, které studují.
Mezi nejúžasnější objevy astronomie zdaleka patří planety kolem jiných hvězd. Tomu se říká exoplanetya zdá se, že se tvoří ve třech „příchutích“: suchozemských (skalnatých), plynových obrů a plynových „trpaslíků“. Jak to astronomové vědí? Keplerova mise k nalezení planet kolem jiných hvězd odhalila tisíce kandidátů na planetu v nejbližší části naší galaxie. Jakmile jsou nalezeni, pozorovatelé pokračují ve studiu těchto kandidátů pomocí jiných vesmírných nebo pozemních dalekohledů a specializovaných nástrojů zvaných spektroskopy.
Kepler najde exoplanety hledáním hvězdy, která se z našeho pohledu před ní ztlumí, když planeta prochází. To nám říká velikost planety na základě toho, kolik hvězdného světla blokuje. Abychom určili složení planety, musíme znát její hmotnost, aby bylo možné vypočítat její hustotu. Skalnatá planeta bude mnohem hustší než plynový gigant. Bohužel, čím menší planeta, tím těžší je změřit její hmotnost, zejména pro slabé a vzdálené hvězdy zkoumané Keplerem.
Astronomové měřili množství prvků těžších než vodík a helium, které astronomové společně nazývají kovy, ve hvězdách s kandidáty na exoplanety. Protože hvězda a její planety se tvoří ze stejného disku materiálu, hutnost hvězdy odráží složení protoplanetárního disku. S ohledem na všechny tyto faktory přišli astronomové s myšlenkou na tři „základní typy“ planet.
Dva světy obíhající kolem hvězdy Kepler-56 jsou určeny pro hvězdný zkázu. Astronomové studující Kepler 56b a Kepler 56c objevili, že za asi 130 až 156 milionů let budou tyto planety pohlceny jejich hvězdou. Proč se to stane? Kepler-56 se stává červená obří hvězda. Jak stárne, nafouklo se na čtyřnásobek velikosti Slunce. Tato expanze ve stáří bude pokračovat a hvězda nakonec pohltí obě planety. Třetí planeta obíhající tuto hvězdu přežije. Další dvě se zahřejí, natáhnou se gravitačním tahem hvězdy a jejich atmosféra se vyvaří. Pokud si myslíte, že to zní mimozemsky, pamatujte: naše vnitřní světy Sluneční Soustava bude čelit stejnému osudu za několik miliard let. Systém Kepler-56 nám ukazuje osud naší vlastní planety ve vzdálené budoucnosti!
Ve vzdáleném vesmíru astronomové sledují čtyři shluky galaxií srazit se navzájem. Kromě prolínajících se hvězd uvolňuje akce také obrovské množství rentgenových a rádiových emisí. Oběžná dráha Země Hubbleův kosmický dalekohled (HST) a Observatoř Chandra, spolu s Very Large Array (VLA) v Novém Mexiku studovali tuto kosmickou kolizní scénu, aby pomohli astronomům pochopit mechaniku toho, co se stane, když se do sebe shluky galaxií zhroutí.
HST obrázek tvoří pozadí tohoto složeného obrazu. Rentgenová emise detekovaná pomocí Chandra je v modré barvě a rádiová emise pozorovaná VLA je červená. Rentgenové paprsky sledují existenci horkého, jemného plynu, který prostupuje oblastí obsahující klastry galaxií. Velký, podivně tvarovaný červený prvek ve středu je pravděpodobně oblastí, kde šoky způsobené srážky jsou urychlující částice, které pak interagují s magnetickými poli a vysílají rádio vlny. Přímý protáhlý objekt emitující záření je galaxie v popředí, jejíž střední černá díra urychluje proudění částic ve dvou směrech. Červený objekt vlevo dole je radiová galaxie, která pravděpodobně padá do shluku.
Je tam galaxie, ne příliš daleko od Mléčné dráhy (30 milionů světelných let, hned vedle dveří v kosmické vzdálenosti) zvané M51. Možná jste to slyšeli zvané Whirlpool. Je to spirála, podobná naší vlastní galaxii. Od Mléčné dráhy se liší tím, že se srazí s menším společníkem. Akce fúze vyvolává vlny formování hvězd.
Ve snaze pochopit více o svých hvězdotvorných regionech, černých dírách a dalších fascinujících místech použili astronomové Chandra X-Ray Observatory shromažďovat rentgenové emise pocházející z M51. Tento obrázek ukazuje, co viděli. Je to složený obraz viditelného světla překrytý rentgenovými daty (fialově). Většina rentgenových zdrojů, které Chandra pila jsou rentgenové binární soubory (XRB). Jedná se o dvojice objektů, kde kompaktní hvězda, jako je neutronová hvězda nebo, vzácněji, černá díra, zachycuje materiál z obíhající doprovodné hvězdy. Materiál je urychlován intenzivním gravitačním polem kompaktní hvězdy a zahříván na miliony stupňů. To vytváří jasný rentgenový zdroj. Chandra pozorování odhalují, že alespoň deset XRB v M51 je dostatečně jasné, aby obsahovaly černé díry. V osmi z těchto systémů černé díry pravděpodobně zachycují materiál od společenských hvězd, které jsou mnohem hmotnější než Slunce.
Nejmasivnější z nově vytvořených hvězd, které se vytvářejí v reakci na nadcházející srážky, budou žít rychle (jen několik milionů let), umírají mladí a zhroutí se a vytvoří neutronové hvězdy nebo černé díry. Většina XRB obsahujících černé díry v M51 je umístěna v blízkosti oblastí, kde se formují hvězdy, což ukazuje jejich spojení s osudnou galaktickou srážkou.
Všude, kde se astronomové dívají do vesmíru, najdou galaxie pokud vidí. Toto je nejnovější a nejbarevnější pohled na vzdálený vesmír, který vytvořil Hubbleův kosmický dalekohled.
Nejdůležitějším výsledkem tohoto nádherného obrazu, který je složen z expozic pořízených v letech 2003 a 2012 s Advanced Camera for Surveys a Wide Field Camera 3, je to, že poskytuje chybějící odkaz ve hvězdě formace.
Astronomové dříve studovali Hubbleovo ultra hluboké pole (HUDF), které pokrývá malou část viditelného prostoru z konstelace jižní polokoule Fornax, ve viditelném a infračerveném světle. Studie ultrafialového světla v kombinaci se všemi ostatními dostupnými vlnovými délkami poskytuje obraz té části oblohy, která obsahuje asi 10 000 galaxií. Nejstarší galaxie v obraze vypadají, jako by byly jen několik set milionů let po Velkém třesku (událost, která začala rozšiřovat prostor a čas v našem vesmíru).
Ultrafialové světlo je při zpětném pohledu důležité, protože pochází z nejžhavějších, největších a nejmladších hvězd. Pozorováním těchto vlnových délek vědci získají přímý pohled na to, které galaxie vytvářejí hvězdy a kde se hvězdy v těchto galaxiích formují. Také jim umožňuje pochopit, jak galaxie rostly v průběhu času, z malých sbírek horkých mladých hvězd.