..........................

............................................................................................................................................................

راه شیری"کهکشان ما

شب های تابستان و پاییز، بهترین اوقات برای مشاهده ی راه شیری است. راه شیری که همانند نواری نورانی وممتد در وسط آسمان دیده میشود شامل میلیاردها ستاره است. اگرچه شب هنگام ستارگان زیادی در آسمان میبینیم، ولی در طی این نوار، تمرکز قابل دیدی از ستارگان وجود دارد.گالیله اولین کسی بود که هنگام رصد این بخش آسمانتوسط تلسکوپ خود، پی به این نکته برد.

کهکشان ما،شکلی همانند عدسی دارد که بازوهای مارپیچی گرداگرد آنرا فرا گرفته اند و بدین منظور است که این کهکشان، مارپیچی نامیده میشود. منظومه ی شمسی در قسمت انتهایی این عدسی ودر فاصله ی خیلی دور از مرکز آن قرار گرفته است. این فاصله حدود 26000 سال نوری است. راه شیری ، بصورتی که روشنایی زیادی داشته باشد جلوه نمیکند، روشنایی آن در نزدیکی صورت فلکی قوس بیشتر بوده وناحیه ی مرکزی راه شیری را شامل میشود. ازدیدگاه زمینی، بسادگی نمیتوان حدود و انتهای راه شیری را دریافت.

ستاره شناسان حدود این کهکشان را در فضا، باموقعیت صورتهای فلکی مشخص میکنند.

صورتهای فلکی

در یک نگاه به آسمان، شکل های مختلفی را میتوان از ستارگان درست کرد. شکل هایی همانند صلیب، چهار گوش، ملاقه و....چند هزار سال پیش،بابلیان،مصریان،یونانیان،رومی ها و عبری ها، این ستارگان را همان گونه میدیدند که ما اینک میبینیم ولی تصورات آنان در مورد این اشکال به نحوی دیگر بود. این اشکال نمودی از خدایان،الهه هاو داستانهای محلی آنان بود. واسامی صورتهای فلکی نیز بیانگر این موضوع است.

 به عبارتی ساده صورت فلکی یعنی گروهی ستاره، ولی کلا میتوان صورت فلکی را چنین تعریف کرد: ستارگانی که به گروه های خیالی تقسیم بندی شده اندتا به آسانی مورد شناسایی و مراجعه قرارگیرند.

اولین ثبت قابل اعتماد صورتهای فلکی،یادگای از بطلمیوس میباشد. این دانشمند صری حدود1800 سال قبل، 48 صورت فلکی را در فهرستی ثبت کرد. بعد از او نیز ستاره شناسان نیز به تکمیلفهرست بطلمیوس پرداختند وامروزه نزدیک 88 صورت فلکی شناخته شده اند.

هنگام مشاهده ی صورتهای فلکی بنظر میرسد که ستارگان تشکیل دهنده ی آنها، در سطح نیمکره ای که بدان گنبد آسمانی میگویند ثابت شده اند. این مسئله ناشی از زاویه ی دید ما بر روی کره ی زمین است. در صد سال اخیر، ستاره شناسان روشی یافته اند که به کمک آن میتوان فاصله ی ستارگان را از زمین تعیین کرد ومعلوم شده است که این ستارگان در فواصل مختلفی نسبت به ماقرار دارند. اگر میتوانستیم به یک ایستگاه فضایی بسیار دور برویم واز یک دید و زاویه ی فضایی به آسمان نگاه میکردیم، پراکندگی و فواصل گوناگون ستارگان را در میافتیم. در حقیقت، بسیاری از ستارگان یک صورت فلکی در اعماق گوناگون فضا قرار گرفته اند وحقیقتا ارتباطی باهمدیگر ندارند.

اگر چه هنگام روز نمیتوانیم ستارگان را ببینیم ولی آنها در حال درخشندگی و نور افشانی هستند. شدت نور خورشید وبه همراه آن درخشندگی جو زمین، گوئی این نقاط روشن را در خود می بلعد و این بدلیل نورانی تر بودی متن آسمان از نورانیت ظاهری تمام ستارگان میباشد......   

راه شیری

شب های تابستان و پاییز، بهترین اوقات برای مشاهده ی راه شیری است. راه شیری که همانند نواری نورانی و ممتد در وسط آسمان دیده میشود شامل میلیاردها ستاره است. اگرچه شب هنگام ستارگان زیادی در آسمان می بینیم، ولی در طی این نوار، تمرکز قابل دیدی از ستارگان وجود دارد. گالیله اولین کسی بود که هنگام رصد این بخش آسمان توسط تلسکوپ خود، پی به این نکته برد.

کهکشان ما شکلی همانند عدسی دارد که بازوهایی مارپیچی گرداگرد آنرا فرا گرفته اند و بدین منظور است که این کهکشان، مارپیچی نامیده میشود. منظومه ی شمسی در قسمت انتهایی این عدسی و در فاصله ی خیلی دور از مرکز آن قرار گرفته است. این فاصله حدود 26000سال نوری است. راه شیری، بصورتی که روشنایی یکسانی داشته باشد جلوه نمیکند، روششنایی آن در نزدیکی صورت فلکی قوس بیشتر بوده وناحیه ی مرکزی راه شیری را شامل میشود. از دیدگاه زمینی به سادگی نمیتوان حدود و انتهای راه شیری را دریافت.

ستاره شناسان حدود این کهکشان را در فضا، از روی موقعیت صورتهای فلکی معین میکنند

سحابی ها

سحابی ها ابرواره ای از گاز و مواد میان ستاره ای وغبار هستند که همچون لکه های مه آلوددیده میشوند. کهکشانها نیز از طریق تلسکوپ های کوچک بدین صورت جلوه میکنند و بدین دلیل است که گاه به کهکشانها نیز سحابی میگویند. درخشان ترین سحابی در کهکشان ما« سحابی بزرگ» است که درنزدیکی شمشیر صورت فلکی جبار قرار دارد. برخی از سحابی هابه علت نزدیکی به ستاره های درخشان همچون لامپ های فلوئور سنت نورافشانی میکنند و برخی که ستاره ای درخشان در نزدیکی آنها نیست تاریک بنظر میرسند.  

خوشه های ستاره ای

خوشه های ستاره ای اساساشامل تعداد زیادی ستاره هستند که در اثر نیروی جاذبه در کنار هم قرار گرفته اند.این خوشه ها به دونوع تقسیم میشوند،خوشه های باز(کهکشانی) وخوشه های کروی.

ستاره شناسان، تاکنون متجاوز از 500 خوشه ی باز شناسایی کرده اند. تعدادستاره های این خوشه ها، ممکن است از20 تا1000 تغییر کند.مشهورترین خوشه ی ستاره ای باز، خوشه ی پروین (پلیادها) در صورت فلکی گاو است. باچشم غیر مسلح حدود 6ستاره ولی با تلسکوپ میتوان صدها ستاره را درآن تشخیص داد.

نوع دیگر خوشه های ستاره ای یعنی خوشه ی کروی از چند هزار تا یک میلیون ستاره را شامل میشود. نکته ی قابل توجه در این خوشه ها شکل کروی انهاست.خوشه های کروی از نظر مبدا و تاریخ خودبا خوشه ها باز تفاوتهای بسیاری دارد.

معروفترین خوشه ی ستاره ای کروی که میتوان دیدخوشه ی جاثی میباشد که همانند لکه ابری کوچک دیده میشود.

 

علم ستاره شناسی ونجوم

ستاره‌شناسی یا اخترشناسی علم اشیاء آسمانی (مانند ستارگان، سیارات، ستاره‌های دنباله‌دار‎، کهکشان‌ها و پدیده‌هایی است که منشاء آنها در خارج از جو زمین است (مانند پدیده شفق قطبی و تشعشعات پس زمینه‌ای فضا). این رشته با رشته‌هایی 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 قدیمی‌ترین علوم است. ستاره شناسان در تمدن‌های اولیه بشری به دقت آسمان شب را بررسی می‌کردند و ابزارهای ساده ستاره‌شناسی از همان ابتدا شناخته شده بودند. با اختراع تلسکوپ، تحولی عظیم در این رشته ایجاد شد و دوران ستاره‌شناسی 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 داده‌ها 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 مدل‌های تحلیلی و تحلیل‌های کامپیوتری هستیم. این دو رشته در کنار یکدیگر رشته‌های کامل را ایجاد می‌کنند که اخترشناسی نظری نام دارد و به دنبال توصیف یافته‌های شهودی است. با استفاده از یافته‌های اخترشناسی می‌توان نظریه‌های بنیادین فیزیک مانند نظریه نسبیت عام را آزمایش کرد. در طول تاریخ، اخترشناسان آماتور در بسیاری از کشف‌های مهم ستاره‌شناسی نقش داشته‌اند و اخترشناسی یکی از محدود رشته‌هایی است که در آن افراد آماتور نقشی بسیار فعال دارند و مخصوصاً در کشف و مشاهده پدیده‌های گذرا و محلی امیدوارکننده ظاهر شده‌اند. علم ستاره‌شناسی مدرن را نباید با علم احکام نجوم (طالع بینی) مقایسه کنید چرا که در طالع بینی اعتقاد بر آن است که امور انسان‌ها با موقعیت اشیاء سماوی در ارتباط است. اگرچه اخترشناسی و طالع‌بینی دو رشته‌ای هستند که منشأ یکسانی دارند اما اغلب متفکران بر این باورند که این دو رشته از هم جدا شده‌اند وتفاوت‌های بسیاری بین آنها وجود دارد.

تعداد آسمانها از قرنهای چهارم تا ششم پیش از میلاد مسیح، اخترشناسان یونانی پی بردند که باید بیشتر از یک سایبان (آسمان) وجود داشته باشد. چون اوضاع نسبی ستارگان ثابت، که حول زمین حرکت می‌کنند، ظاهرا تغییری نمی‌کند، اما اوضاع نسبی خورشید، ماه و پنج جسم درخشان ستاره مانند که امروزه سیارات عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل می‌گویند) تغییر می‌کنند. در قرآن مجید نیز، جایی که صحبت از حقیقت آسمان می‌کند، لفظ آسمان‌های هفتگانه بکار برده می‌شود. روشهای مختلف اندازه گیری فواصل کیهانی در حدود صد و پنجاه سال پیش از میلاد، هیپارکوس، فاصله زمین تا ماه را بر حسب قطر زمین بدست آورد. وی روشی را بکار برد که یک قرن پیش از او، بوسیله جسورترین اخترشناس یونانی آریستارکوس، پیشنهاد شده بود. آریستاکوس متوجه شده بود که انحنای سایه زمین، وقتی که از ماه می‌گذرد، باید ابعاد نسبی زمین تا ماه را نشان دهد. با پذیرش این نظر و به کمک روشهای هندسی می‌توان فاصله زمین تا ماه را بر حسب قطر زمین محاسبه کرد.

برای تعیین فاصله خورشید نیز، آریستاکوس، یک روش هندسی را بکار برد که از نظر تئوری درست بود. اما نیاز به اندازه گیری زاویه‌هایی چنان کوچک داشت که جز با استفاده از وسایل امروزی ممکن نبود. هر چند که ارقام وی درست نبود، اما او نتیجه گرفت که خورشید حداقل باید هفت برابر بزرگتر از زمین باشد و لذا گردش خورشید به دور زمین که در آن زمان رایج بود، غیر منطقی دانست.

ستاره‌شناسان بعدی حرکات اجرام آسمانی را بر مبنای این نظریه مورد مطالعه قرار دادند که زمین ساکن است و در مرکز عالم قرار دارد. نفوذ و سلطه این نظریه تا سال ۱۵۴۳، یعنی تا زمانی که کوپرنیک کتاب خود را منتشر کرد و با پذیرش عقیده آریستاکوس، زمین را برای همیشه از مرکز جهان بودن بیرون راند، حاکم بود.

یکی دیگر از روشهایی که با آن می‌توان فاصله‌های کیهانی را محاسبه کرد، استفاده از روش اختلاف منظر است.

روش دیگر استفاده از مثلثات است. بطلیموس با استفاده از مثلثات توانست فاصله راه را از روی اختلاف منظر آن تعیین کند و نتیجه‌اش با رقم پیشین، که بوسیله هیپارکوس بدست آمده بود، تطبیق می‌کرد.

البته امروزه روشهای مختلف دیگری که خیلی دقیقتر از روشهای فوق است، فاصله خورشید از زمین بطور متوسط تقریبا، برابر ۵‚۱۴۹ میلیون کیلومتر است. این فاصله میانگین را واحد نجومی (با علامت اختصاری A.U) می‌نامند و فاصله‌های دیگر منظومه خورشیدی را با این واحد می‌سنجند.

سیر تحولی و رشد

با گسترش روز افزون علم و ساخت تلسکوپهای دقیق، دانشمندان، در اندازه گیری ابعاد جهان روز به روز به نتایج جدیدتری نائل می‌شدند. با ساخته شدن و گسترش این وسایل اندازه گیری، دید بشر نسبت به جهان نیز تغییر یافت. به عنوان مثال با چشم غیر مسلح تقریبا می‌توانیم در حدود ۶ هزار ستاره را ببینیم، اما اختراع تلسکوپ ناگهان آشکار کرد که این فقط جزیی از جهان است.

هر چند با بوجود آمدن وسایل دقیق اندازه گیری، دانش نیز نسبت به جهان هستی، گسترش پیدا می‌کرد، اما نظریه‌های مختلفی توسط دانشمندان ارائه می‌گردد. از جمله دانشمندانی که نسبت به ارایه این نظریه‌ها اقدام کردند می‌توان به ویلیام هرشل (Wiliam Herschel)، ستاره‌شناس آلمانی‌تبار انگلیسی یا کوبوس کورنلیس کاپیتن (Jacobus cornelis kapteyn)، اخترشناس هلندی، شارل مسیر (Charles Messier) و هابل و … اشاره کرد. پایان جهان کجاست؟ سرانجام بعد از تحقیقات گسترده توسط پیچیده‌ترین تلسکوپها، دانشمندان دریافتند که:

غیر از کهکشان ما، کهکشانهای دیگری نیز وجود دارد. کهکشانهایی وجود دارند که جرم آنها بیشتر از کهکشان ماست. بر اساس مقیاس جدید فاصله‌ها، سن زمین حد اقل ۵ میلیارد سال است و این حد با حدسیات زمین شناسان در مورد سن زمین مطابقت دارد.

همچنین تلسکوپهای جدید وجود خوشه‌های کهکشانی را نشان می‌دهد. کهکشان ما نیز ظاهرا جزیی از یک خوشه محلی است که شامل ابرهای ماژلان، کهکشان امرأة المسلسله و سه‌ها، کهکشان کوچک نزدیک آن و چند کهکشان کوچک دیگر هست که روی هم رفته نوزده عضو را تشکیل می‌دهند.

اگر کهکشانها خوشه‌ها را و خوشه‌ها نیز خوشه‌های بزرگتری را تشکیل می‌دهند، آیا می‌توان گفت که جهان و به تبع آن فضا، تا بینهایت گسترده شده است؟ یا اینکه چرا برای جهان و چه برای فضا انتهایی وجود ندارد؟ در هر حال، دانشمندان با وجود اینکه با تخمین می‌توانند تا فاصله ۹ میلیارد سال نوری، چیزهایی را تشخیص دهند، ولی هنوز هم نشانه‌ای از پایان جهان پیدا نکرده‌اند.

انقلاب علمی

نقشه‌های گالیله و مشاهدات او از ماه نشان داد که سطح ماه دارای کوه‌است.

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 سیاره‌ها به دور آن می‌چرخند مدل تقریباً کاملی را ارائه کرد. با این وجود کپلر نتوانست برای قوانینی که ارائه نمود نظریه‌ای تهیه کند. در نهایت ایزاک نیوتن با ارائه قوانین حرکت اجرام سماوی و قانون گرانش حرکت سیاره‌ها 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 گسترده‌ای از خوشه‌های سماوی و تهیه کرد و در سال ۱۷۸۱ توانست سیاره اورانوس را کشف کند که اولین سیاره کشف شده توسط انسان محسوب می‌شود. در سال ۱۸۳۷ برای اولین بار فردریش بسل فاصله ستاره ۶۱ دجاجه 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 بینی‌های 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 سیاره‌ها از وضعیت اصلی‌شان را تخمین زدند.

با اختراع طیف نگار و عکاسی افق‌های جدیدی به روی اخترشناسی باز شد. در طی سال‌های 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 می‌شوند . قرار داشتن زمین در کهکشان راه شیری، به عنوان مجموعه‌ای از ستاره‌ها و سیاره‌ها، در قرن بیستم کشف گردید و هم‌زمان وجود دیگر کهکشان‌های 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 کهکشان‌های رادیویی را تأیید کرد و با استفاده از این مشاهدات نظریه‌های فیزیکی ارائه نمود که برخی از آنها این اجرام را براساس اجرام دیگر مانند ستاره‌های نوترونی و سیاه چاله‌ها توصیف می‌کنند. 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

وری لارج ارای در نیو مکزیکو، نمونه‌ای از یک رادیو تلسکوپ. رادیو تلسکوپ‌ها یکی از ابزارهای مشاهده کیهان هستند که توسط اخترشناسان به کار می‌روند

در بابل و یونان باستان، اخترشناسی بیشتر اخترسنجی بود و موقعیت ستاره‌ها و سیاره‌ها در آسمان مورد توجه زیادی قرار داشت. بعدها، تلاش‌های 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 می‌شود و اخترشناسی مدرن بر مشاهده و درک طبیعت فیزیکی اجرام سماوی تأکید دارد.

روش‌های گردآوری داده

نوشتار اصلی: مشاهدات اخترشناسی ‎

در اخترشناسی، اطلاعات موجود براساس شناسایی و تحلیل نور و انواع دیگر تشعشات الکترومغناطیسی شکل می‌گیرد. انواع دیگر پرتوهای کیهانی نیز مورد بررسی قرار می‌گیرند 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 ابرنواخترها ساطع می‌شوند کاربرد زیادی دارند.

طیف الکترومغناطیسی می‌تواند اطلاعات زیادی راجع به اخترشناسی را در اختیارمان قرار دهد. در بخش‌هایی از طیف که فرکانس اندک است، اخترشناسی رادیویی، ساطع شدن امواجی با طول موجهای میلی متری و دکامتری را کشف می‌کند. گیرنده‌های رادیو تلسکوپی همانند گیرنده‌های رادیویی معمولی هستند اما حساسیت بسیار زیادی دارد. مایکرویوها بخش میلی متری طیف رادیویی را تشکیل می‌دهند و در مطالعات تشعشات مایکرویو پس زمینه کیهان کاربرد وسیعی دارند.

در ستاره‌شناسی فروسرخ و ستاره‌شناسی فرافروسرخ با آشکارسازی و تحلیل امواج فروسرخ (با طول موجی بزرگ‌تر از طول موج قرمز) سروکار داریم. معمولاً برای این کار از تلسکوپ استفاده می‌شود اما در کنار آن به یک آشکارساز حساس نیز احتیاج داریم. بخارآب موجود در جو زمین امواج فروسرخ را جذب می‌کند و بنابراین مراکز مشاهده امواج فروسرخ می‌بایست در مکان‌های بلند و خشک و یا خارج از جو کره زمین ساخته شوند. تلسکوپ‌های فضایی به انتشار گرما در جو زمین، شفافیت جو زمین حساس نیستند و وقتی از آنها استفاده می‌کنیم دیگر با دردسرهای مشاهده در طول موج‌های فروسرخ روبرو نمی‌شویم. 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 نموونه‌های از یک رصدخانه هستند که در طول موجهای نزدیک مادون قرمز و مرئی کار می‌کنند. تجهیزات تلسکوپ مادون قرمز ناسا(راست) نمونه‌ای از یک تلسکوپ است که رنها با طول موجهای نزدیک مادون قرمز کار می‌کند.

در طول تاریخ، اغلب داده‌های اخترشناسی با استفاده از اخترشناسی نور تهیه شده‌اند. در اخترشناسی نور، با استفاده از عناصر نوری (مانند آینه، عدسی، آشکارسازهای CCD و فیلم‌های عکاسی) طول موج‌های نور را در محدوده فروسرخ تا فرابنفش بررسی می‌کنیم. نور مرئی (طول موج‌هایی که توسط چشم انسان دیده می‌شوند 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 می‌گیریم که اخترشناسی اشعه X، اخترشناسی پرتو گاما، اخترشناسی فرابنفش (UV) و همچنین مطالعات مربوط به نوترینوها و پرتوهای کیهانی را شامل می‌شود. اخترشناسی رادیویی و نوری با استفاده از رصدخانه‌های زمینی انجام می‌شود زیرا در این طول موج‌ها، جو زمین به اندازه کافی شفاف است.

جو زمین در طول موج‌های 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 می‌کنند شناسایی می‌شوند و مطالعه پرتوهای کیهانی زیرمجموعه‌ای از اخترشناسی محسوب می‌شود.

اخترشناسی سیارات براساس مشاهدات مستقیم از طریق فضاپیماها و سفرهای فضایی و نمونه برداری از سیارات پیشرفت خوبی را تجربه کرده‌است. مأموریت‌های فضایی و استفاده از سیاره‌پیماهای مجهز به حس‌گرهای قوی به ما کمک می‌کند 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.

ستاره‌شناسی و مکانیک اجرام آسمانی

نوشتارهای اصلی: اخترشناسی و مکانیک اجرام آسمانی

 

یکی از قدیمی‌ترین زمینه‌های 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 داشته‌است.

اندازه گیری دقیق موقعیت مکانی سیارات به درک ما از نظریه انحراف وسعت داده و اکنون می‌توانیم در مورد گذشته و آینده سیارات با دقت زیاد اظهارنظر کنیم. علمی که به این مباحث می‌پردازد را علم مکانیک اجرام آسمانی گویند. امروزه با ردیابی اجرام آسمانی در نزدیکی زمین می‌توانیم احتمال برخورد این اجرام با یکدیگر یا جو زمین را بررسی کنیم.

اندازه گیری میزان سرعت زاویه‌ای ستاره‌های نزدیک به کره زمین یکی از اساسی‌ترین کارها در تعیین نردبان فاصله کیهانی است که برای اندازه گیری مقیاس جهان طراحی شده‌است. اندازه گیری سرعت زاویه‌ای ستاره‌های مجاور عامل مهمی در آگاهی از ویژگی‌های ستاره‌های دور محسوب می‌شود چرا که این ویژگی‌ها 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 می‌شود.

در دهه ۱۹۹۰ (میلادی) روش اخترشناسی که در محاسبه تکانه‌های ستارگان به کار می‌رفت باعث کشف سیاره‌هایی از خارج از منظومه شمسی شد که به دور خورشید گردش می‌کنند.

مطالعات میان‌رشته‌ای

اخترشناسی با بسیاری از رشته‌های 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 سیستم‌های 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 رشته‌های شیمی و اخترشناسی مباحث مشترکی دارد.

اجرام سماوی

اخترشناسی خورشید

نوشتار اصلی: خورشید

تصویر ماورا بنفش از فتوسفرهای فعال خورشید که توسط تلسکوپ فضایی تریس (TRACE) گرفته شده‌است. (تصویر از ناسا).

خورشید ستاره‌ای است که بیشترین تحقیقات علمی بر روی آن تمرکز یافته‌است. خورشید یکی از توالی‌های اصلی ستاره‌های کوتوله طبقه ستارگان G2V است که حدود ۶/۴ میلیارد سال عمر دارد. خورشید ستاره‌ای متغیر نیست اما در چرخه فعالیت آن تغییرات متناوبی صورت می‌گیرد که به حلقه نقطه‌ای خورشیدی معروف است. در واقع در هر ۱۱ سال در تعداد لکه‌های خورشیدی نوساناتی رخ می‌دهد. لکه هایخورشیدی نواحی هستند که در آنها دما کمتر از دمای میانگین خورشید است و فعالیت‌های مغناطیسی شدیدی در این مکان‌ها رخ می‌دهد.

میزان درخشندگی خورشید با افزایش عمر آن افزایش یافته‌است و از زمانی که به یک ستاره توالی اصلی تبدیل شد تاکنون به درخشندگی آن ۴۰ درصد افزوده شده‌است. همچنین در درخشندگی خورشید تغییراتی ایجاد می‌شود که اثرات قابل ملاحظه‌ای بر کره زمین دارد. کمینه ماندر، باعث ایجاد پدیده عصر یخبندان کوچک در قرون وسطی شده‌است. سطح خارجی خورشید را نورسپهر گویند. در قسمت بالایی این لایه منطقه‌ای با نام کروموسفر قرار دارد. این ناحیه هم توسط یک ناحیه گذرا که دمای آن به سرعت افزایش می‌یابد احاطه شده و در نهایت تاج‌های 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، ناحیه‌ای به نام ناحیه تشعشع قرار دارد که در آن ماده پلاسما انرژی را با استفاده از تشعشات منتقل می‌کند. لایه بعدی ناحیه همرفت است که در آن ماده گازی شکل انرژی را با استفاده از جابجایی فیزیکی گاز منتقل می‌کند. گفته می‌شود این ناحیه همرفت عامل ایجاد نقاط خورشیدی هستند که در این نقاط فعالیت مغناطیسی شدیدی را ملاحظه می‌کنیم .

تشکیل ستاره گان

نظريه تشكيل و تحول ستاره‌

مرحله تولد : ستاره در اثر چگالش مواد بين ستاره‌اي تشكيل مي‌شود. مواد بين ستاره‌اي مخلوطي است از گاز و غبار مي‌باشد. حدود 96 تا 99 درصد جرم گاز بين ستاره‌ايي را هيدروژن و هليوم تشكيل مي‌دهند و بقيه از جنس كربن، اكسيژن و ازت است.

ذرات غبار با قطر متوسط  10سانتي‌متر از جنس يخ ‌ـ آمونياك‌منجمد ‌ـ گرافيت و سيليكات هستند. مواد بين ستاره‌ايي پس از مدتي منقبض مي‌گردند. مواد بين ستاره‌ايي در حال انقباض «پيش‌ستاره» ناميده مي‌شوند. با ادامه انقباض دماي منطقه مركزي پيش ستاره مرتباً افزايش مي‌يابد تا به دمايي برسد كه براي شروع واكنشهاي هسته‌اي كافي است، در اين شرايط پيش‌ستاره به صورت يك ستاره واقعي در مي‌آيد و آن را ستاره رشته اصلي مي‌نامند.

مرحله غول : وقتي هيدروژن منطقه مركزي ستاره به هليوم تبديل شد واكنش هسته‌اي هيدروژن در مناطق خارجي‌تر ستاره شروع مي‌شود. در منطقه مركزي ستاره به علت پايين بودن دما، واكنش‌ هسته‌ايي سوختن هليوم شروع نمي‌شود. لذا منطقه مركزي شروع به انقباض مي‌كند. بخشي از انرژي آزاد شده در اثر انقباض صرف گرم كردن هسته و بخش ديگر از سطح ستاره به خارج تابش مي‌شود. در نتيجه ستاره شروع به انبساط مي‌كند از طرف ديگر، وقتي دماي منطقه مركزي به حدودصدميليون درجه رسيد واكنش هسته‌ايي تبديل هليوم به كربن در منطقه مركزي ستاره آغاز مي‌شود.

در اين لحظه است كه ستاره به صورت «غول قرمز» در مي‌آيد. خورشيد در مرحله غول، شعاع حدود 70 ميليون كيلومتر، و درخشندگي حدود 1000 برابر درخشندگي امروز خواهد داشت.

مرحله ابرغول : هليوم هم به نوبه خود در منطقه مركزي ستاره تمام مي‌شود آنگاه هسته كربن شروع به انقباض مي‌كند. در اثر انقباض هسته كربن، مناطق خارجي ستاره شروع به انبساط مي كند و ستاره به صورت «ابرغول» در مي‌آيد.

مرحله كوتوله سفيد : آخرين مرحله حيات ستاره‌هاي كم جرم، مرحله كوتوله سفيد است كه ستاره‌هاي مذكور پس از اتمام منابع انرژي هسته‌ايي، وارد آن مي‌‌شوند.

كوتوله‌هاي سفيد، ستاره‌هاي كوچك و كم‌جرمند شعاع آنها حدود دو درصدشعاع خورشيد و جرمشان حدود جرم خورشيد است با توجه به اندازه و جرم اين ستاره ها متوجه مي‌شويم كه چگالي متوسط آنها خيلي زياد و حدود ده به توان شش گرم بر سانتي‌‌متر مكعب است علت چگالي بزرگ كوتوله سفيد آن است كه كوتوله سفيد، پس از اتمام منابع انرژي هسته‌ايي، آنقدر به انقباض خود ادامه مي‌دهد تا اينكه نيروي فشار و گاز با نيروي گرانش برابر شود.

كوتوله سياه : ستاره پس از توقف انقباض، بتدريج سرد مي‌شود و سرانجام به صورت كوتوله سياه در مي‌آيد و از آن پس‌، بدون اينكه ديده شود در داخل كهكشان به حركت خود ادامه مي‌دهد