La scienza di astronomia si interessa di oggetti ed eventi nell'universo. Questo varia da stelle e pianeti per galassie, materia oscura, e energia oscura. La storia dell'astronomia è piena di storie di scoperte ed esplorazioni, a cominciare dai primi umani che guardavano il cielo e continuavano attraverso i secoli fino ai giorni nostri. Gli astronomi di oggi usano macchine e software complessi e sofisticati per imparare tutto da formazione di pianeti e stelle per le collisioni di galassie e la formazione delle prime stelle e pianeti. Diamo un'occhiata ad alcuni dei tanti oggetti ed eventi che stanno studiando.
Di gran lunga, alcune delle scoperte più interessanti dell'astronomia sono i pianeti attorno ad altre stelle. Questi sono chiamati esopianetie sembrano formarsi in tre "sapori": terrestri (rocciosi), giganti gassosi e "nani" gassosi. Come lo sanno gli astronomi? La missione di Keplero di trovare pianeti attorno ad altre stelle ha scoperto migliaia di candidati planetari proprio nella parte vicina della nostra galassia. Una volta trovati, gli osservatori continuano a studiare questi candidati usando altri telescopi spaziali o terrestri e strumenti specializzati chiamati spettroscopi.
Keplero trova esopianeti cercando una stella che si oscura mentre un pianeta gli passa davanti dal nostro punto di vista. Questo ci dice le dimensioni del pianeta in base a quanta luce delle stelle blocca. Per determinare la composizione del pianeta abbiamo bisogno di conoscere la sua massa, quindi la sua densità può essere calcolata. Un pianeta roccioso sarà molto più denso di un gigante gassoso. Sfortunatamente, più piccolo è un pianeta, più difficile è misurare la sua massa, specialmente per le stelle deboli e distanti esaminate da Keplero.
Gli astronomi hanno misurato la quantità di elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio, che gli astronomi chiamano collettivamente metalli, nelle stelle con candidati esopianeti. Poiché una stella e i suoi pianeti si formano dallo stesso disco di materiale, la metallicità di una stella riflette la composizione del disco protoplanetario. Tenendo conto di tutti questi fattori, gli astronomi hanno escogitato l'idea di tre "tipi base" di pianeti.
Due mondi in orbita attorno alla stella Kepler-56 sono destinati al destino stellare. Gli astronomi che studiavano Kepler 56b e Kepler 56c scoprirono che tra circa 130 e 156 milioni di anni, questi pianeti verranno inghiottiti dalla loro stella. Perché questo accadrà? Kepler-56 sta diventando a stella gigante rossa. Invecchiando, si è gonfiato a circa quattro volte le dimensioni del Sole. Questa espansione della vecchiaia continuerà e alla fine la stella inghiottirà i due pianeti. Il terzo pianeta in orbita attorno a questa stella sopravviverà. Gli altri due verranno riscaldati, allungati dall'attrazione gravitazionale della stella e le loro atmosfere si ridurranno. Se pensi che questo suoni alieno, ricorda: i nostri mondi interiori sistema solare dovrà affrontare lo stesso destino tra qualche miliardo di anni. Il sistema Kepler-56 ci sta mostrando il destino del nostro pianeta in un lontano futuro!
Nell'universo molto lontano, gli astronomi stanno guardando come quattro ammassi di galassie scontrarsi. Oltre a mescolare le stelle, l'azione sta rilasciando anche enormi quantità di radiografie e emissioni radio. L'orbita terrestre Telescopio spaziale Hubble (HST) e Osservatorio Chandra, insieme con il Matrice molto grande (VLA) nel New Mexico hanno studiato questa scena di collisione cosmica per aiutare gli astronomi a comprendere la meccanica di ciò che accade quando gli ammassi di galassie si schiantano l'uno contro l'altro.
Il HST l'immagine costituisce lo sfondo di questa immagine composita. L'emissione di raggi X rilevata da Chandra è in blu e l'emissione radio vista dal VLA è in rosso. Le radiografie tracciano l'esistenza di gas caldo e tenue che pervade la regione contenente gli ammassi di galassie. La grande caratteristica rossa dalla forma strana al centro è probabilmente una regione in cui gli shock causati dal le collisioni stanno accelerando le particelle che quindi interagiscono con i campi magnetici ed emettono la radio onde. L'oggetto emettitore radio diritto e allungato è una galassia in primo piano il cui buco nero centrale sta accelerando getti di particelle in due direzioni. L'oggetto rosso in basso a sinistra è una galassia radio che probabilmente sta cadendo nell'ammasso.
C'è una galassia là fuori, non troppo lontana dalla Via Lattea (30 milioni di anni luce, proprio accanto nella distanza cosmica) chiamata M51. Potresti aver sentito che si chiamava Whirlpool. È una spirale, simile alla nostra galassia. Si differenzia dalla Via Lattea in quanto si scontra con un compagno più piccolo. L'azione della fusione sta scatenando ondate di formazione stellare.
Nel tentativo di comprendere meglio le sue regioni che formano le stelle, i suoi buchi neri e altri luoghi affascinanti, gli astronomi hanno usato il Osservatorio dei raggi X di Chandra per raccogliere le emissioni di raggi X provenienti da M51. Questa immagine mostra ciò che hanno visto. È un composto di un'immagine a luce visibile sovrapposta a dati a raggi X (in viola). La maggior parte delle fonti di raggi X che Chandra saw sono binari a raggi x (XRB). Si tratta di coppie di oggetti in cui una stella compatta, come una stella di neutroni o, più raramente, un buco nero, cattura materiale da una stella compagna in orbita. Il materiale è accelerato dall'intenso campo gravitazionale della stella compatta e riscaldato a milioni di gradi. Ciò crea una sorgente di raggi X luminosa. Il Chandra le osservazioni rivelano che almeno dieci degli XRB in M51 sono abbastanza luminosi da contenere buchi neri. In otto di questi sistemi i buchi neri stanno probabilmente catturando materiale dalle stelle compagne che sono molto più massicci del Sole.
La più grande delle stelle di nuova formazione create in risposta alle imminenti collisioni vivrà veloce (solo pochi milioni di anni), morirà giovane e collasserà per formare stelle di neutroni o buchi neri. La maggior parte degli XRB contenenti buchi neri in M51 si trovano vicino alle regioni in cui si stanno formando le stelle, mostrando la loro connessione con la fatale collisione galattica.
Ovunque gli astronomi guardano nell'universo, trovano galassie per quanto possono vedere. Questo è l'ultimo e più colorato sguardo al lontano universo, realizzato da Telescopio spaziale Hubble.
Il risultato più importante di questa splendida immagine, che è un composto di esposizioni realizzate nel 2003 e 2012 Advanced Camera for Surveys e Wide Field Camera 3, è che fornisce il collegamento mancante a stella formazione.
Gli astronomi avevano precedentemente studiato l'Hubble Ultra Deep Field (HUDF), che copre una piccola sezione dello spazio visibile dalla costellazione dell'emisfero meridionale Fornax, in luce visibile e nel vicino infrarosso. Lo studio della luce ultravioletta, combinato con tutte le altre lunghezze d'onda disponibili, fornisce un'immagine di quella parte del cielo che contiene circa 10.000 galassie. Le galassie più antiche nell'immagine sembrano come sarebbero poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang (l'evento che ha iniziato l'espansione dello spazio e del tempo nel nostro universo).
La luce ultravioletta è importante per guardare indietro così lontano perché proviene dalle stelle più calde, più grandi e più giovani. Osservando queste lunghezze d'onda, i ricercatori hanno una visione diretta di quali galassie stanno formando stelle e dove si stanno formando le stelle all'interno di quelle galassie. Inoltre permette loro di capire come le galassie sono cresciute nel tempo, da piccole raccolte di giovani stelle calde.