Astronomia - Astronomy


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Astronomia (do grego : ἀστρονομία ) é uma ciência natural que estuda objetos celestes e fenômenos . Ela se aplica a matemática , física e química em um esforço para explicar a origem dos objetos e fenômenos e sua evolução . Objetos de interesse incluem planetas , luas , estrelas , galáxias e cometas ; os fenômenos incluem supernovas explosões, explosões de raios gama e radiação cósmica de fundo . De modo mais geral, todos os fenômenos que se originam fora da atmosfera da Terra estão dentro do âmbito da astronomia. Um assunto relacionado mas distinto é cosmologia física , que é o estudo do universo como um todo.

A astronomia é uma das mais antigas das ciências naturais. As civilizações antigas na história registrada , como a babilônios , gregos , indianos , egípcios , Nubians , iranianos , chineses , Maya , e muitos antigos povos indígenas das Américas , realizada observações metódicas do céu noturno . Historicamente, astronomia incluiu disciplinas tão diversas como astrometria , navegação celestial , astronomia observacional , ea fabricação de calendários , mas a astronomia profissional é agora considerado frequentemente ser sinônimo de astrofísica .

Astronomia profissional é dividido em observacionais e teóricas ramos. Astronomia de observação é focada sobre a aquisição de dados a partir de observações de objectos astronómicas, que é então analisado utilizando princípios básicos da física. Astronomia teórica é orientada para o desenvolvimento de modelos de computador ou analíticos para descrever objetos astronômicos e fenômenos. Os dois campos se complementam, com a astronomia teórica procurando explicar resultados observacionais e observações que estão sendo usados para confirmar os resultados teóricos.

A astronomia é uma das poucas ciências onde os amadores ainda desempenham um papel ativo , especialmente na descoberta e observação dos eventos transitórios . Astrônomos amadores fizeram e contribuiu para muitas descobertas astronômicas importantes, tais como encontrar novos cometas.

Etimologia

Do século 19 Observatory Sydney , Austrália (1873)
Do século 19 Quito Observatório Astronómico está localizado a 12 minutos ao sul do Equador em Quito , Equador .

Astronomia (do grego ἀστρονομία de ἄστρον Astron , "estrela" e -νομία -nomia de νόμος nomos , "lei" ou "cultura") significa "lei das estrelas" (ou "cultura das estrelas", dependendo da tradução) . Astronomia não deve ser confundida com a astrologia , o sistema de crença que afirma que os assuntos humanos são correlacionadas com as posições de objetos celestes. Embora os dois campos compartilham uma origem comum, são agora inteiramente distinta.

Uso de termos "astronomia" e "astrofísica"

Geralmente, ambos os termos "astronomia" e "astrofísica" pode ser usado para se referir ao mesmo assunto. Com base nas definições de dicionário estritas, "astronomia" refere-se a "o estudo de objetos e matéria fora da atmosfera da Terra e de suas propriedades físicas e químicas", enquanto "astrofísica" refere-se ao ramo da astronomia lidar com "o comportamento, propriedades físicas, e processos dinâmicos de objetos celestes e fenômenos ". Em alguns casos, como na introdução do livro introdutório do universo físico por Frank Shu , "astronomia" pode ser usado para descrever o estudo qualitativo sobre o assunto, enquanto "astrofísica" é usado para descrever a versão orientada a física do assunto . No entanto, uma vez que a maioria das ofertas de pesquisa astronômica modernos com temas relacionados à física, astronomia moderna poderia realmente ser chamado de astrofísica. Alguns campos, como astrometria, são puramente astronomia em vez de também astrofísica. Vários departamentos em que os cientistas realizar pesquisas sobre este assunto podem usar "astronomia" e "astrofísica", em parte, dependendo se o departamento está historicamente associada a um departamento de física, e muitos profissionais astrônomos têm física ao invés de graus astronomia. Alguns títulos das principais revistas científicas nessa área incluem The Astronomical Journal , The Astrophysical Journal , e Astronomy and Astrophysics .

História

Um mapa celestial do século 17, pelo cartógrafo holandês Frederik de Wit

Tempos antigos

Nos primeiros tempos históricos, astronomia única consistiu na observação e previsão dos movimentos de objetos visíveis a olho nu. Em alguns locais, os primeiros culturas montados artefatos maciças que possivelmente tinha algum propósito astronômico. Além de seus usos cerimoniais, estes observatórios poderia ser empregada para determinar as estações do ano, um fator importante para saber quando plantar e na compreensão da duração do ano.

Antes de ferramentas como o telescópio foram inventados, estudo inicial das estrelas foi realizado utilizando a olho nu. Como civilizações desenvolvidas, principalmente na Mesopotâmia , Grécia , Pérsia , Índia , China , Egito e América Central , observatórios astronômicos foram montados e ideias sobre a natureza do universo começou a se desenvolver. A maioria astronomia início consistia de mapear as posições das estrelas e planetas, a ciência agora referido como astrometria . A partir dessas observações, ideias iniciais sobre os movimentos dos planetas foram formados, e a natureza do Sol, da Lua e da Terra no Universo foram exploradas filosoficamente. A Terra foi acreditado para ser o centro do universo com o Sol, a Lua e as estrelas girando em torno dele. Isto é conhecido como o modelo geocêntrico do universo, ou o sistema de Ptolomeu , em homenagem a Ptolomeu .

Um desenvolvimento inicial particularmente importante foi o início da astronomia matemática e científica, que começou entre os babilônios , que lançaram as bases para as tradições astronômicas posteriores que se desenvolveram em muitas outras civilizações. Os babilônios descoberto que eclipse lunar recorreram em um ciclo de repetição conhecido como um saros .

Grega equatorial relógio de sol , Alexandria no Oxus , atual Afeganistão terceiro-segundo século aC

Após os babilônios, avanços significativos na astronomia foram feitas na Grécia antiga e o helenístico mundo. Astronomia grega é caracterizada desde o início, buscando uma explicação racional, física para fenômenos celestes. No século 3 aC, Aristarco de Samos estimou o tamanho e distância da Lua e do Sol , e propôs um modelo do sistema solar onde a Terra e os planetas girado em torno do sol, agora chamado de heliocêntrica modelo. No século 2 aC, Hiparco descobriu a precessão , calculou o tamanho e distância da Lua e inventou os primeiros dispositivos astronômicos conhecidos, tais como o astrolábio . Hiparco também criou um catálogo completo de 1020 estrelas, e na maioria das constelações do hemisfério norte derivam da astronomia grega. O mecanismo de Antikythera (c. 150-80 aC) foi um dos primeiros computador analógico concebido para calcular a localização do Sol , Lua e planetas para uma determinada data. Artefatos tecnológicos de complexidade semelhante não reapareceu até o século 14, quando mecânicos relógios astronômicos apareceu na Europa .

Meia idade

Durante a Idade Média, a astronomia foi principalmente estagnada em medieval Europa, pelo menos até o século 13. No entanto Europa medieval abrigou um número de astrônomos que fizeram um progresso. Richard de Wallingford (1292-1336) feito contribuições importantes para a astronomia e relojoaria, incluindo a invenção do primeiro relógio astronômico, os Rectangulus que permitiu a medição de ângulos entre planetas e outros corpos astornomical, bem como um equatorium chamado o Albion quais pode ser usado para os cálculos astronómicas tais como lunar , solares e planetárias longitudes e poderia prever eclipses . Nicole Oresme (1320-1382) e Jean Buridan (1300-1361) discutiu primeira evidência para a rotação da Terra, além disso, Buridan também desenvolveu a teoria do impulso (antecessor da teoria científica moderna de inércia ), que foi capaz de mostrar planetas eram capazes de movimento sem a intervenção de anjos. Georg von Peuerbach (1423-1461) e Regiomontanus (1436-1476) ajudou a fazer progressos astronômico instrumental para o desenvolvimento das décadas modelo heliocêntrico de Copérnico posteriores.

Astronomia floresceu no mundo islâmico e outras partes do mundo. Isto levou ao surgimento dos primeiros astronômicos observatórios no mundo muçulmano no início do século 9o. Em 964, a galáxia de Andrômeda , a maior galáxia do Grupo Local , foi descrito pelo astrônomo persa Azophi em seu Livro das estrelas fixas . O SN 1006 supernova , a mais brilhante magnitude aparente evento estelar na história, foi observado pelo astrônomo árabe egípcio Ali ibn Ridwan e astrônomos chineses em 1006. Alguns dos astrônomos islâmica (principalmente persas e árabes) proeminentes que fizeram contribuições significativas para a ciência incluem Al-Battani , Thebit , Azophi , Albumasar , biruni , Arzachel , Al-Birjandi , e os astrônomos dos Maragheh e Samarkand observatórios. Astrônomos durante esse tempo introduziu muitos nomes árabes agora utilizados para estrelas individuais . Também acredita-se que as ruínas do Grande Zimbabwe e Timbuktu pode ter abrigado observatórios astronômicos. Os europeus tinham acreditado anteriormente que não tinha havido nenhuma observação astronômica na África sub-saariana durante a Idade Média pré-coloniais, mas modernas descobertas mostram o contrário.

Por mais de seis séculos (desde a recuperação de conhecimento antigo durante o final da Idade Média para o Iluminismo), a Igreja Católica Romana deu mais apoio financeiro e social para o estudo da astronomia do que provavelmente todas as outras instituições. Entre os motivos da Igreja foi encontrar a data para a Páscoa.

Revolução científica

Galileo esboços e observações do 's da lua revelou que a superfície era montanhosa.
Uma carta astronômica de um manuscrito científico cedo, c. 1000

Durante o Renascimento , Nicolau Copérnico propôs um modelo heliocêntrico do sistema solar. Seu trabalho foi defendida por Galileu Galilei e expandida por Johannes Kepler . Kepler foi o primeiro a conceber um sistema que descreveu corretamente os detalhes do movimento dos planetas ao redor do sol. No entanto, Kepler não teve êxito na formulação de uma teoria por trás das leis que ele escreveu para baixo. Foi Isaac Newton , com sua invenção da dinâmica celeste e sua lei da gravitação , que finalmente explicou os movimentos dos planetas. Newton também desenvolveu o telescópio refletor .

Melhorias no tamanho e na qualidade do telescópio levou a novas descobertas. O astrônomo Inglês John Flamsteed catalogou mais de 3000 estrelas, mais extensos catálogos de estrelas foram produzidos por Nicolas Louis de Lacaille . O astrônomo William Herschel fez um catálogo detalhado de nebulosidade e aglomerados, e em 1781 descobriu o planeta Urano , o primeiro planeta novo encontrados. A distância de uma estrela foi anunciada em 1838, quando a paralaxe de 61 Cygni foi medida por Friedrich Bessel .

Durante os séculos 18-19o, o estudo do problema dos três corpos por Leonhard Euler , Alexis Claude Clairaut , e Jean le Rond d'Alembert levou a previsões mais precisas sobre os movimentos da Lua e dos planetas. Este trabalho foi ainda mais refinado por Joseph Louis Lagrange e Pierre Simon Laplace , permitindo que as massas dos planetas e luas a ser estimado a partir de suas perturbações.

Avanços significativos na astronomia surgiu com a introdução de novas tecnologias, incluindo o espectroscópio e fotografia . Joseph von Fraunhofer descobriram cerca de 600 bandas no espectro do Sol, em 1814-1815, que, em 1859, Gustav Kirchhoff atribuída à presença de diferentes elementos. Estrelas foram provado ser semelhante ao próprio Sol da Terra, mas com uma vasta gama de temperaturas , massas e tamanhos.

A existência de galáxia da Terra, a Via Láctea , como o seu próprio grupo de estrelas só foi provado no século 20, juntamente com a existência de galáxias "externas". A recessão observado dessas galáxias levou à descoberta da expansão do universo . Astronomia teórica levou a especulações sobre a existência de objetos como buracos negros e estrelas de nêutrons , que têm sido usadas para explicar tais fenômenos observados como quasares , os pulsares , blazars e galáxias de rádio . Cosmologia física fez avanços enormes durante o século 20. No início de 1900 o modelo do Big Bang teoria foi formulada, fortemente evidenciado pela radiação cósmica radiação de fundo , a lei de Hubble , e as abundâncias cosmológicas de elementos . Telescópios espaciais permitiram medições em partes do espectro electromagnético normalmente bloqueada ou desfocada pela atmosfera. Em fevereiro de 2016, foi revelado que o LIGO projeto havia detectado indícios de ondas gravitacionais em setembro do ano anterior.

astronomia observacional

Nossa principal fonte de informações sobre os corpos celestes e outros objetos é visível luz , ou, mais geralmente radiação eletromagnética . Astronomia de observação podem ser classificados de acordo com a região correspondente do espectro electromagnético, na qual são feitas as observações. Algumas partes do espectro pode ser observada a partir da Terra superfície 's, enquanto outras partes são apenas observáveis a partir de qualquer altas altitudes ou fora da atmosfera da Terra. Informações específicas sobre estes subcampos é dado abaixo.

radioastronomia

Rádio astronomia utiliza a radiação com comprimentos de onda maiores do que aproximadamente um milímetro, fora da gama visível. Rádio astronomia é diferente da maioria das outras formas de astronomia de observação em que as observadas ondas de rádio pode ser tratada como ondas , em vez de como discretas fotões . Por isso, é relativamente mais fácil de medir a amplitude e fase das ondas de rádio, o que não é tão fácil de fazer em comprimentos de onda mais curtos.

Embora algumas ondas de rádio são emitidos directamente por objectos astronómicas, um produto de emissão térmica , a maior parte da emissão de rádio que é observado é o resultado de radiação sincrotrónica , que é produzida quando electrões orbitam campos magnéticos . Além disso, uma série de linhas espectrais produzidas por gás interestelar , nomeadamente o hidrogénio linha espectral a 21 cm, são observáveis em comprimentos de onda de rádio.

Uma grande variedade de outros objectos são observáveis em comprimentos de onda de rádio, incluindo supernovas , gás interestelar, pulsares , e núcleos ativos de galáxias .

astronomia infravermelha

ALMA Observatory é um dos maiores observatórios na Terra. Atacama, Chile.

Astronomia infravermelho baseia-se na detecção e análise de infravermelho radiação, maiores comprimentos de onda do que a luz vermelha e fora do alcance da nossa visão. O espectro de infravermelho é útil para estudar objetos que são demasiado frio para irradiar luz visível, tais como planetas, discos circum ou nebulosas cuja luz é bloqueada pela poeira. Os mais longos comprimentos de onda de infravermelho pode penetrar nuvens de poeira que bloqueiam a luz visível, o que permite a observação de estrelas jovens incorporados em nuvens moleculares e os núcleos de galáxias. Observações do Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) têm sido particularmente eficaz em numerosas Galactic revelando proto-estrelas e seus anfitrião aglomerados de estrelas . Com a excepção de infravermelhos comprimentos de onda perto de luz visível, tal radiação é fortemente absorvida pela atmosfera, ou mascarada, tal como a atmosfera em si produz emissões infravermelhas. Consequentemente, observatórios infravermelhos têm de ser localizados em lugares altos e secos na terra ou no espaço. Algumas moléculas irradiam fortemente no infravermelho. Isso permite que o estudo da química de espaço; mais especificamente, ele pode detectar água em cometas.

astronomia óptica

O telescópio Subaru (esquerda) e Keck Observatory (centro) em Mauna Kea , ambos os exemplos de um observatório que opera nos comprimentos de onda do infravermelho próximo e visível. O Telescópio Infravermelho NASA (à direita) é um exemplo de um telescópio que opera apenas a comprimentos de onda do infravermelho próximo.

Historicamente, astronomia óptica, também chamado visível astronomia luz, é a mais antiga forma de astronomia. Imagens de observações foram originalmente desenhados à mão. No final do século 19 e a maior parte do século 20, as imagens foram feitas usando equipamento fotográfico. Imagens modernas são feitas usando detectores digitais, especialmente utilizando dispositivos de carga acoplada (CCDs) e gravado em meio moderno. Embora a própria luz visível se estende a partir de aproximadamente 4000 Å a 7000 Å (400 nm a 700 nm), o mesmo equipamento pode ser usado para observar alguma região do ultravioleta próximo e no infravermelho próximo radiação.

astronomia ultravioleta

Astronomia de raios ultravioleta emprega ultravioleta comprimentos de onda entre cerca de 100 e 3200 A (10 a 320 nm). Luz a esses comprimentos de onda é absorvida pela atmosfera da Terra, que exige observações em comprimentos de onda a ser executada a partir da atmosfera superior ou a partir do espaço. Astronomia ultravioleta é o mais adequado para o estudo da radiação térmica e linhas de emissão espectrais de azul quentes estrelas ( estrelas OB ) que são muito brilhante nesta faixa de onda. Isto inclui as estrelas azuis em outras galáxias, que têm sido alvo de várias pesquisas ultravioleta. Outros objectos comumente observados sob luz ultravioleta incluem nebulosas planetárias , restos de supernova , e núcleos ativos de galáxias. No entanto, como a luz ultravioleta é facilmente absorvido pelo pó interestelar , é necessário um ajuste de medições ultravioletas.

astronomia de raios-X

jet raios-X feita a partir de um buraco negro supermassivo encontrado pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA, tornados visíveis pela luz do início do universo

Astronomia de raios-X utiliza comprimentos de onda de raios-X . Tipicamente, a radiação de raios-X produzido por emissão de sincrotrão (o resultado de electrões que orbitam linhas do campo magnético), emissão de energia térmica a partir dos gases finos acima de 10 7 (10 milhões) graus Kelvin , e emissão de energia térmica a partir dos gases de espessura acima de 10 7 Kelvin. Desde os raios X são absorvidos pela atmosfera da Terra , todas as observações de raios-X deve ser realizada a partir de balões de alta altitude , foguetes ou satélites astronomia de raios-X . Notáveis fontes de raios-X incluem binários de raios-X , os pulsares , restos de supernova , galáxias elípticas , aglomerados de galáxias e núcleos ativos de galáxias .

astronomia de raios gama

Gama astronomia de raios observa objectos astronómicas com as mais curtos comprimentos de onda do espectro electromagnético. Os raios gama pode ser observado directamente por satélites, tais como a gama de Compton Ray Observatory ou por telescópios especializadas chamadas telescópios Cherenkov atmosféricas . Os telescópios Cherenkov não detectam os raios gama directamente, mas em vez disso detectar os flashes de luz visível produzida quando raios gama são absorvidos pela atmosfera da Terra.

A maioria de raios gama fontes emissoras são realmente explosões de raios gama , objetos que só produzem radiação gama por alguns milissegundos a milhares de segundos antes desaparecendo. Apenas 10% das fontes de raios gama são fontes não-transitórios. Estes emissores de raios gama estáveis incluem pulsares, estrelas de nêutrons e buracos negros candidatos como núcleos galácticos ativos.

Campos não com base no espectro eletromagnético

Além de radiação eletromagnética, alguns outros eventos provenientes de grandes distâncias podem ser observados a partir da Terra.

Em astronomia neutrino , astrônomos usam fortemente blindado instalações subterrâneas tais como SAGE , GALLEX , e Kamioka II / III, para a detecção de neutrinos . A grande maioria dos neutrinos que fluem através da Terra são originários da Sun , mas 24 neutrinos também foram detectados a partir de supernova 1987A . Os raios cósmicos , que consistem em partículas de energia muito elevados (núcleos atómicos) que pode ser absorvido ou se decompõem quando eles entram na atmosfera da Terra, resultar numa cascata de partículas secundárias que podem ser detectados por observatórios actuais. Alguns futuros detector de neutrinos podem também ser sensível às partículas produzidas quando os raios cósmicos atingem a atmosfera da Terra.

Astronomia de ondas gravitacionais é um campo emergente da astronomia que emprega detectores de ondas gravitacionais para coletar dados observacionais sobre objetos maciços distantes. Alguns observatórios foram construídos, como o Laser Interferometer Gravitational Observatory LIGO . Ligo fez a sua primeira detecção em 14 de Setembro de 2015, observando ondas gravitacionais a partir de um buraco negro binário . Uma segunda onda gravitacional foi detectada em 26 de Dezembro de 2015 e observações adicionais devem continuar, mas ondas gravitacionais exigem instrumentos extremamente sensíveis.

A combinação de observações feitas usando radiação electromagnética, ou neutrinos ondas gravitacionais e outras informações complementares, é conhecido como astronomia multi-mensageira .

Astrometry e celestes mecânica

Conjunto de estrela Pismis 24 com uma nebulosa

Um dos campos mais antigos da astronomia, e em toda a ciência, é a medição das posições de objetos celestes. Historicamente, o conhecimento exato das posições do Sol, Lua, planetas e estrelas tem sido essencial para a navegação astronómica (o uso de objetos celestes para guiar a navegação) e na confecção de calendários .

Medição cuidadosa das posições dos planetas levou a uma sólida compreensão de gravitacionais perturbações , e uma capacidade de determinar as posições passadas e futuras dos planetas com grande precisão, um campo conhecido como mecânica celeste . Mais recentemente o rastreamento de objetos próximos da Terra vai permitir previsões de encontros íntimos ou colisões potenciais da terra com esses objetos.

A medição da paralaxe estelar de estrelas próximas fornece uma base fundamental na escala de distância cósmica que é usado para medir a escala do Universo. Medidas de paralaxe de estrelas próximas fornecer uma linha de base absoluta para as propriedades das estrelas mais distantes, como as suas propriedades podem ser comparadas. As medições da velocidade radial e movimento próprio das estrelas permite aos astrônomos para traçar o movimento desses sistemas através da galáxia Via Láctea. Resultados astrométricas são a base usada para calcular a distribuição de especulou matéria escura na galáxia.

Durante os anos 1990, a medição da oscilação estelar de estrelas próximas foi utilizada para detectar grandes planetas extrasolares orbitando essas estrelas.

astronomia teórica

Astrônomos teóricas usar várias ferramentas, incluindo modelos analíticos e computacionais simulações numéricas ; cada um tem as suas vantagens particulares. Modelos analíticos de um processo são geralmente melhor para dar uma visão mais ampla para o coração do que está acontecendo. Os modelos numéricos revelar a existência de fenómenos e efeitos de outra forma não observados.

Teóricos esforço astronomia para criar modelos teóricos e a partir dos resultados prever consequências observacionais desses modelos. A observação de um fenômeno previsto por um modelo permite que os astrônomos de escolher entre vários modelos alternativos ou conflitantes como o melhor capaz de descrever os fenômenos.

Os teóricos também tentar gerar ou modificar modelos de ter em conta novos dados. No caso de uma inconsistência entre os dados e resultados do modelo, a tendência geral é para tentar fazer modificações mínimas para o modelo para que ela produz resultados que se encaixam os dados. Em alguns casos, uma grande quantidade de dados inconsistentes ao longo do tempo pode levar ao abandono total de um modelo.

Fenômenos modelados por astrônomos teóricas incluem: dinâmica estelar e evolução ; formação de galáxias ; distribuição em larga escala de matéria no Universo ; origem dos raios cósmicos ; relatividade geral e cosmologia física , incluindo corda cosmologia e física de astropartículas . Relatividade astrophysical serve como uma ferramenta para avaliar as propriedades de estruturas de grande escala para o qual a gravidade desempenha um papel importante nos fenómenos físicos e investigado como a base para o buraco negro ( Astro ) física e o estudo de ondas gravitacionais .

Algumas teorias e modelos amplamente aceitos e estudados na astronomia, agora incluídos no modelo Lambda-CDM são o Big Bang , a inflação cósmica , a matéria escura e teorias fundamentais da física .

Alguns exemplos deste processo:

processo físico ferramenta experimental Modelo teórico Explica / prediz
Gravitação radiotelescópios sistema de auto-gravitando Surgimento de um sistema de estrelas
Fusão nuclear espectroscopia evolução estelar Como as estrelas brilham e como metais formado
A grande explosão Telescópio espacial Hubble , COBE universo em expansão Idade do Universo
flutuações quânticas inflação cósmica problema planicidade
colapso gravitacional astronomia de raios-X Relatividade geral Os buracos negros no centro da galáxia de Andrômeda
Ciclo CNO nas estrelas A principal fonte de energia para a estrela massiva.

A matéria escura e energia escura são os temas principais atuais em astronomia, como a sua descoberta e controvérsia surgiu durante o estudo das galáxias.

subcampos específicos

Astrofísica

Astrofísica é o ramo da astronomia que emprega os princípios da física e da química "para verificar a natureza dos objetos astronômicos , ao invés de suas posições ou movimentos no espaço". Entre os objetos estudados são a Sun , outras estrelas , galáxias , planetas extra-solares , o meio interestelar ea radiação cósmica de fundo . As suas emissões são examinadas através de todas as partes do espectro electromagnético , e as propriedades avaliadas incluem luminosidade , densidade , temperatura , e química composição. Porque astrofísica é um assunto muito largo, astrophysicists aplicam tipicamente muitas disciplinas da física, incluindo mecânica , electromagnetismo , mecânica estatística , termodinâmica , mecânica quântica , relatividade , nuclear e física de partículas , e física atómica e molecular .

Na prática, pesquisa astronômica moderna muitas vezes envolve uma quantidade substancial de trabalho nos reinos da teórica física e observacional. Algumas áreas de estudo para os astrofísicos incluem as suas tentativas para determinar as propriedades de matéria escura , energia escura e os buracos negros ; se ou não a viagem no tempo é possível, buracos de minhoca pode formar, ou o multiverso existe; ea origem e destino final do universo. Tópicos também estudadas pelos astrofísicos teóricos incluem formação do sistema solar e evolução ; dinâmica estelar e evolução ; formação e evolução Galaxy ; magnetohydrodynamics ; estrutura em larga escala de matéria no universo; origem dos raios cósmicos ; relatividade geral e cosmologia física , incluindo corda cosmologia e física de astropartículas .

astronomia Solar

Um ultravioleta imagem do ativo do Sol fotosfera , como visto pela TRACE telescópio espacial. NASA foto
Observatório solar Lomnický štít ( Eslováquia ), construído em 1962

A uma distância de cerca de oito minutos-luz, a estrela mais estudada é o Sol , uma sequência principal típica- anã de estelar classe G2 V, e cerca de 4,6 bilhões de anos (Gir) velhos. O sol não é considerada uma estrela variável , mas não sofrem alterações periódicas na actividade conhecida como o ciclo de manchas solares . Esta é uma oscilação de 11 anos no número de manchas solares . As manchas solares são regiões de temperaturas médias inferior ao previsto que estão associadas com intensa actividade magnética.

A Sun tem aumentado constantemente na luminosidade em 40%, uma vez que se tornou uma estrela da sequência principal. A Sun também passou por mudanças periódicas na luminosidade que podem ter um impacto significativo sobre a Terra. O mínimo de Maunder , por exemplo, acredita-se ter causado a Pequena Idade do Gelo fenômeno durante a Idade Média .

A superfície externa visível do Sol é chamada fotosfera . Acima desta camada é uma região fina conhecida como o chromosphere . Este está rodeado por uma região de transição de temperaturas a aumentar rapidamente, e finalmente pela super-aquecida- corona .

No centro do Sol é a região de núcleo, um volume de temperatura e pressão suficiente para a fusão nuclear a ocorrer. Por cima do núcleo é a zona de radiação , em que o plasma transmite o fluxo de energia por meio de radiação. Acima que representa a zona de convecção , onde o material de gás transporta energia principalmente por meio de deslocamento físico do gás conhecido por convecção. Acredita-se que o movimento da massa na zona de convecção cria a actividade magnético que gera manchas solares.

Um vento solar de partículas de plasma constante flui para fora a partir do Sol até que, no limite mais exterior do sistema solar, que atinge o heliopause . À medida que o vento solar passa a Terra, que interage com o campo magnético da Terra ( magnetosfera ) e desvia o vento solar, mas retém alguma criando os cintos de Van Allen que envolvem a Terra. A aurora são criados quando partículas do vento solar são orientadas pelas linhas de fluxo magnético em regiões polares da Terra onde as linhas a descer para o ambiente .

Astrobiology

Astrobiologia é um campo científico interdisciplinar preocupado com as origens , evolução inicial , distribuição e futuro da vida no universo . Astrobiology considera a questão de se a vida extraterrestre existe, e como os seres humanos podem detectá-lo se ele faz. O termo exobiology é semelhante.

Astrobiology faz uso de biologia molecular , biofísica , bioquímica , química , astronomia, cosmologia física , exoplanetology e geologia para investigar a possibilidade de vida em outros mundos e ajudar a reconhecer biosferas que pode ser diferente daquela na Terra. A origem e evolução precoce da vida é uma parte inseparável da disciplina de astrobiologia. Preocupações Astrobiologia se com interpretação dos existentes dados científicos , e embora a especulação é entretido para dar contexto, se preocupa Astrobiologia principalmente com hipóteses que se encaixam firmemente existentes teorias científicas .

Este interdisciplinar campo compreende a investigação sobre a origem de sistemas planetários , origens de compostos orgânicos no espaço , interacções rocha-água-carbono, abiogenese na Terra, habitabilidade planetário , a investigação sobre biosignatures para detecção de vida, e os estudos sobre o potencial de vida para se adaptar às desafios na Terra e no espaço .

ciência planetária

Ciência planetária é o estudo do conjunto de planetas , luas , planetas anões , cometas , asteróides e outros corpos que orbitam o Sol, assim como planetas extra-solares. O Sistema Solar tem sido relativamente bem estudado, inicialmente através de telescópios e depois pela sonda. Isso tem proporcionado uma boa compreensão geral da formação e evolução deste sistema planetário, embora muitas novas descobertas ainda estão sendo feitas.

A mancha preta na parte superior é um diabo poeira subir uma parede cratera em Marte . Este movimento, coluna de roda de atmosfera de Marte (comparável a um terrestre furacão ) criou a longo, raia escura. NASA imagem .

O sistema solar é subdividida em planetas interiores, o cinturão de asteroides , e os planetas exteriores. Os internos planetas terrestres consistem em Mercúrio , Vênus , Terra e Marte . As exterior gigantes de gás planetas são Júpiter , Saturno , Urano e Netuno . Além de Netuno reside o Cinturão de Kuiper , e, finalmente, a Nuvem de Oort , que pode se estender tanto quanto um ano-luz.

Os planetas foram formados 4,6 bilhões de anos atrás, no disco protoplanetário que cercava o início do Sun. Através de um processo que incluiu atração gravitacional, colisão, e acreção, o disco aglomerados de matéria que, com o tempo, se tornaram protoplanetas formado. A pressão de radiação do vento solar , em seguida, expelido a maior parte da matéria unaccreted, e só esses planetas com massa suficiente retiveram a sua atmosfera gasosa. Os planetas continuou a varrer, ou ejetar, o restante da matéria durante um período de intenso bombardeio, evidenciado pelas muitas crateras de impacto na Lua. Durante este período, alguns dos protoplanetas pode ter colidido e um tal colisão pode ter formado a Lua .

Uma vez que um planeta atinge massa suficiente, os materiais de diferentes densidades dentro segregar, durante a diferenciação planetária . Este processo pode formar uma pedra ou metálico núcleo, rodeado por um manto e uma crosta externa. O núcleo pode incluir regiões sólidos e líquidos, e alguns núcleos planetários gerar o seu próprio campo magnético , o que pode proteger suas atmosferas de decapagem vento solar.

De calor interior de um planeta ou lua é produzido a partir de colisões que criou o corpo, pela decomposição de materiais radioactivos ( por exemplo, urânio , tório , e 26 Al ), ou aquecimento de maré causada por interacções com outros corpos. Alguns planetas e luas acumular calor suficiente para conduzir processos geológicos como vulcanismo e tectônica. Aqueles que se acumulam ou manter uma atmosfera também podem ser submetidos a superfície da erosão do vento ou água. Corpos menores, sem aquecimento de maré, arrefecer mais rapidamente; e sua atividade geológica cessa com a exceção de crateras de impacto.

astronomia estelar

Mz 3 , muitas vezes referido como a nebulosa planetária Ant. Ejeção de gás da estrela central de morte mostra padrões simétricos ao contrário dos padrões caóticos de explosões comuns.

O estudo de estrelas e evolução estelar é fundamental para a nossa compreensão do Universo. A astrofísica de estrelas foi determinada através da observação e compreensão teórica; e de simulações de computador do interior. A formação de estrelas ocorre em regiões densas de poeira e gás conhecidas, como as nuvens moleculares gigantes . Quando desestabilizada, fragmentos de nuvem podem entrar em colapso sob a influência da gravidade, de modo a formar um proto . Uma região suficientemente denso, e quente, núcleo irá desencadear a fusão nuclear , criando, assim, uma estrela-sequência principal .

Quase todos os elementos mais pesados do que os de hidrogénio e hélio foram criados no interior dos núcleos de estrelas.

As características da estrela resultantes dependem fundamentalmente de sua massa inicial. Quanto maior a massa a estrela, maior será a sua luminosidade, e o mais rapidamente que funde seu combustível de hidrogénio em hélio no seu núcleo. Com o tempo, este combustível de hidrogênio é completamente convertido em hélio, ea estrela começa a evoluir . A fusão de hélio exige uma temperatura mais alta do núcleo. Uma estrela com uma temperatura elevada o suficiente núcleo vai empurrar as suas camadas exteriores para o exterior, aumentando a sua densidade do núcleo. O resultante gigante vermelho formado pelas camadas exteriores de expansão goza de um breve período de vida, antes de o combustível hélio no núcleo está, por sua vez consumido. Muito estrelas massivas também pode sofrer uma série de fases evolutivas, como eles se fundem elementos cada vez mais pesados.

O destino final da estrela depende de sua massa, com estrelas de massa maior do que cerca de oito vezes o Sol se tornar núcleo colapso supernovas ; enquanto estrelas menores purgar suas camadas exteriores e deixar para trás o núcleo inerte sob a forma de um anão branco . A ejecção das camadas externas forma um nebulosa planetária . O remanescente de uma supernova é uma densa estrela de nêutrons , ou, se a massa estelar era pelo menos três vezes a do Sol, um buraco negro . Intimamente orbitando estrelas binárias pode seguir caminhos evolutivos mais complexos, tais como transferência de massa em uma companheira anã branca que podem potencialmente causar uma supernova. Nebulosas planetárias e supernovas distribuir os " metais " produzidos na estrela por fusão para o meio interestelar; sem elas, todas as novas estrelas (e seus sistemas planetários) seria formado a partir de hidrogénio e hélio sozinho.

astronomia galáctica

Estrutura observada da Via Láctea braços espirais 's

Nosso sistema solar orbita dentro da Via Láctea , a galáxia espiral barrada que é um membro proeminente do Grupo Local de galáxias. É uma massa de giro do gás, poeira, estrelas e outros objetos, mantidos juntos pela atração gravitacional mútua. À medida que a terra está localizado dentro dos braços exteriores poeirentos, existem grandes porções da maneira leitosa que são obscurecidos da vista.

No centro da Via Láctea é o núcleo, uma protuberância em forma de barra com o que se acredita ser um buraco negro supermassivo em seu centro. Esta é rodeada por quatro braços primários que espiralam a partir do núcleo. Esta é uma região de formação estelar que contém muitos, mais jovens população I estrelas. O disco está rodeado por uma auréola esferóide de mais velhos, de população II estrelas, assim como as concentrações relativamente densas de estrelas conhecidos como aglomerados globulares .

Entre as estrelas encontra-se a meio interestelar , uma região de matéria escassa. Nas regiões mais densas, nuvens moleculares de hidrogénio molecular e outros elementos de criar as regiões de formação de estrela. Estes começam como um compacto núcleo pré-estelar ou nebulosas escuro , que concentram e colapso (em volumes determinados pelo comprimento Jeans ) para formar protostars compactos.

Como as estrelas mais maciças aparecer, transformam a nuvem para uma região de H II (hidrogénio atómico ionizado) de gás de plasma e de incandescência. Os estelares de vento e de supernovas explosões destas estrelas, eventualmente, causar a nuvem para dispersar, muitas vezes deixando para trás um ou mais jovens aglomerados abertos de estrelas. Estes agrupamentos gradualmente dispersar, e as estrelas se juntar a população da Via Láctea.

Estudos cinemáticos da matéria na Via Láctea e outras galáxias têm demonstrado que há mais massa do que pode ser explicado pela matéria visível. Um halo de matéria escuro aparece a dominar a massa, embora a natureza desta matéria escura permanece indeterminado.

astrochemistry

Astroquímica é o estudo da abundância e reacções de moléculas no universo , e a sua interacção com a radiação . A disciplina é uma sobreposição de astronomia e química . A palavra "astrochemistry" pode ser aplicado tanto para o sistema solar eo meio interestelar . O estudo da abundância de elementos e de isótopos proporções em objectos do sistema solar, como meteoritos , também é chamado Cosmochemistry , enquanto o estudo dos átomos e moléculas interstelares e a sua interacção com a radiação é, por vezes, chamado astrofísica molecular. A formação, a composição atómica e química, evolução e destino de nuvens de gás molecular é de interesse especial, uma vez que é a partir destas nuvens que formam sistemas solares.

Estudos neste campo contribuir para a compreensão da formação do sistema solar , a Terra origem e geologia, da abiogênese , ea origem do clima e oceanos.

astronomia extragaláctica

Esta imagem mostra vários objectos azul, em forma de laço que são imagens múltiplas da mesma, Galaxy duplicadas pelo lente gravitacional efeito do aglomerado de galáxias amarelo perto do meio da fotografia. A lente é produzida pelo campo gravitacional do cluster que desvia a luz para ampliar e distorcer a imagem de um objecto mais distante.

O estudo de objectos fora do nosso Galaxy é um ramo da astronomia em causa com a formação e evolução de galáxias , sua morfologia (Descrição) e classificação , a observação de galáxias activas , e numa escala maior, os grupos e aglomerados de galáxias . Finalmente, o último é importante para a compreensão da estrutura em larga escala do cosmos .

A maioria das galáxias são organizados em formas distintas que permitem a esquemas de classificação. Eles são comumente dividido em espiral , elíptica e irregular galáxias.

Tal como o nome sugere, um Galaxy elíptica tem a forma em secção transversal de uma elipse . As estrelas se movem ao longo aleatórios órbitas sem direcção preferida. Estas galáxias contêm pouco ou nenhum interestelar poeira, algumas regiões de formação estelar, e as estrelas geralmente mais velhos. Galáxias elípticas são mais comumente encontrados no núcleo de aglomerados de galáxias, e pode ter sido formado por meio de fusões de grandes galáxias.

Um Galaxy espiral é organizado para um apartamento, disco rotativo, geralmente com uma protuberância proeminente ou barra no centro, e braços de suspensão brilhantes que espiral para fora. Os braços são regiões empoeiradas de formação de estrelas dentro do qual jovens estrelas massivas produzem uma tonalidade azul. As galáxias espirais são geralmente rodeado por um halo de estrelas mais velhas. Tanto a Via Láctea e um dos nossos vizinhos galáxias mais próximas, a Galáxia de Andrômeda , são galáxias espirais.

galáxias irregulares são caóticos na aparência, e não são nem espiral nem elíptica. Cerca de um quarto de todas as galáxias são irregulares, e as formas peculiares de tais galáxias pode ser o resultado da interação gravitacional.

Uma galáxia ativa é uma formação que emite uma quantidade significativa de sua energia proveniente de outra fonte que não o seu estrelas, poeira e gás. Ele é alimentado por uma região compacta no núcleo, pensado para ser um buraco negro super-maciço que está emitindo a radiação a partir de material em queda.

Um radiogaláxia é um Galaxy activo que é muito luminosa no rádio porção do espectro, e emite imensas plumas ou lóbulos de gás. Galáxias ativas que emitem menor frequência, radiação de alta energia incluem galáxias Seyfert , quasares e blazares . Quasares são acreditados para ser os objetos mais consistentemente luminosa no universo conhecido.

A estrutura em larga escala do cosmos é representado por grupos e conjuntos de galáxias. Esta estrutura é organizada em uma hierarquia de grupos, com a maior sendo os supercúmulos . O assunto coletivo é formado em filamentos e paredes, deixando grandes espaços vazios entre.

cosmologia física

Cosmology (do κόσμος grega ( kosmos ) "mundo, do universo" e λόγος ( logos ) "palavra, o estudo" ou literalmente "lógica") poderia ser considerado o estudo do universo como um todo.

Observações da estrutura em larga escala do Universo , um ramo conhecido como cosmologia física , proporcionaram uma profunda compreensão da formação e evolução do cosmos. Fundamental para a cosmologia moderna é a teoria bem aceita do big bang , no qual nosso Universo começou em um único ponto no tempo, e posteriormente expandido ao longo de 13,8 bilhões de anos para sua condição atual. O conceito do big bang pode ser rastreada até a descoberta da radiação de fundo de microondas em 1965.

No curso dessa expansão, o universo passou por vários estágios evolutivos. Nos primeiros momentos, é a teoria de que o Universo teve um muito rápida inflação cósmica , que homogeneizou as condições de partida. Depois disso, a nucleossíntese produziu a abundância elementar do Universo primitivo. (Veja também nucleocosmocronologia .)

Quando os primeiros neutros átomos formado a partir de um mar de íons primordiais, o espaço tornou-se transparente à radiação, liberando a energia visto hoje como a radiação de fundo de microondas. O Universo em expansão, em seguida, passou por uma idade escura, devido à falta de fontes de energia estelar.

A estrutura hierárquica da matéria começou a formar a partir de pequenas variações na densidade de massa do espaço. A matéria acumulada nas regiões mais densas, formando nuvens de gás e as primeiras estrelas, a População III estrelas . Estas estrelas massivas desencadeou a reionização processo e acredita-se ter criado muitos dos elementos pesados no início do Universo, que, através de decaimento nuclear, criar elementos mais leves, permitindo que o ciclo de nucleossíntese para continuar por mais tempo.

Agregações gravitacionais agrupado em filamentos, deixando vazios os espaços. Gradualmente, as organizações de gás e poeira se fundiram para formar as primeiras galáxias primitivas. Com o tempo, estes puxado em mais importa, e muitas vezes foram organizados em grupos e aglomerados de galáxias, em seguida, em superaglomerados de maior escala.

Vários campos da física são cruciais para estudar o universo. Estudos interdisciplinar envolvem os domínios da mecânica quântica , física de partículas , física de plasma , física da matéria condensada , mecânica estatística , óptica , e física nuclear .

Fundamental para a estrutura do Universo é a existência de matéria escura e energia escura . Estes são agora pensado para ser seus componentes dominantes, formando 96% da massa do universo. Por esta razão, muito esforço é dispendido na tentativa de compreender a física destes componentes.

Estudos interdisciplinares

Astronomia e astrofísica têm desenvolvido ligações interdisciplinares significativas com outros grandes campos científicos. Archaeoastronomy é o estudo da astronomies antigos ou tradicionais em seu contexto cultural, utilizando arqueológica e antropológica evidência. Astrobiologia é o estudo do advento e evolução de sistemas biológicos no Universo, com particular destaque para a possibilidade de vida não-terrestre. Astrostatistics é a aplicação de estatísticas para a astrofísica à análise de grande quantidade de dados astrofísicos observacionais.

O estudo dos produtos químicos encontrados no espaço, incluindo a sua formação, a interacção e destruição, é chamado astrochemistry . Estas substâncias são normalmente encontrados em nuvens moleculares , embora também possam aparecer nas estrelas de baixa temperatura, anões castanhos e planetas. Cosmochemistry é o estudo dos produtos químicos encontrados no Sistema Solar, incluindo as origens dos elementos e variações nos isótopos rácios. Ambos os campos representam uma sobreposição das disciplinas de astronomia e química. Como " astronomia forense ", finalmente, métodos de astronomia têm sido utilizados para resolver problemas de direito e história.

astronomia amadora

Astrônomos amadores podem construir seu próprio equipamento, e realizar festas e reuniões de estrelas, como Stellafane .

Astronomia é uma das ciências em que amadores podem contribuir mais.

Coletivamente, os astrônomos amadores observar uma variedade de objetos celestes e fenômenos às vezes com equipamentos que construir-se . Alvos comuns de astrônomos amadores incluem o Sol, a Lua, planetas, estrelas, cometas, meteoros , e uma variedade de objectos do céu profundo , como aglomerados de estrelas, galáxias e nebulosas. Clubes de astronomia estão localizados em todo o mundo e muitos têm programas para ajudar seus membros configurar e completar os programas de observação incluindo aqueles para observar todos os objetos na Messier (110 objetos) ou Herschel 400 catálogos de pontos de interesse no céu à noite. Um ramo da astronomia amadora, amador astrofotografia , envolve a tomada de fotos do céu noturno. Muitos amadores gostaria de especializar-se na observação de objetos particulares, tipos de objetos, ou os tipos de eventos que lhes interessam.

A maioria dos amadores trabalhar em comprimentos de onda visíveis, mas uma experiência de minoria pequena, com comprimentos de onda fora do espectro visível. Isso inclui o uso de filtros infravermelhos em telescópios convencionais, e também o uso de radiotelescópios. O pioneiro da astronomia de rádio amador foi Karl Jansky , que começou a observar o céu em comprimentos de onda de rádio na década de 1930. Um número de astrônomos amadores usar telescópios caseiros ou telescópios uso de rádio que foram originalmente construídas para a pesquisa de astronomia, mas que estão agora disponíveis para amadores ( por exemplo, o telescópio de uma milha ).

Astrônomos amadores continuar a fazer contribuições científicas para o campo da astronomia e é uma das poucas disciplinas científicas onde os amadores ainda podem fazer contribuições significativas. Amadores podem fazer medições de ocultação que são usados ​​para refinar as órbitas de planetas menores. Eles também podem descobrir cometas, e realizar observações regulares de estrelas variáveis. Melhorias na tecnologia digital têm permitido amadores para fazer avanços impressionantes no campo da astrofotografia.

Problemas não resolvidos na astronomia

Embora a disciplina científica da astronomia tem feito grandes avanços na compreensão da natureza do Universo e seu conteúdo, subsistem algumas questões não respondidas importantes. As respostas para estas podem exigir a construção de novas subterrâneas e instrumentos baseados no espaço e, possivelmente, novos desenvolvimentos na física teórica e experimental.

  • Qual é a origem do espectro de massa estelar? Ou seja, por que os astrônomos observam a mesma distribuição of-the massas estelares função de massa inicial -aparentemente independentemente das condições iniciais? É necessária uma compreensão mais profunda da formação de estrelas e planetas.
  • Existe outra vida no Universo ? Especialmente, há outras formas de vida inteligente? Se sim, qual é a explicação para o paradoxo de Fermi ? A existência de vida em outros lugares tem implicações científicas e filosóficas importantes. É o Sistema Solar normal ou atípico?
  • Qual é a natureza da matéria escura e energia escura ? Estes dominar a evolução eo destino do cosmos, mas sua verdadeira natureza permanece desconhecida. Qual será o destino final do universo ?
  • Como é que as primeiras galáxias se formam? Como é que buracos negros supermassivos formar?
  • O que está criando os raios cósmicos ultra-alta-energia ?
  • Por que é a abundância de lítio no cosmos quatro vezes menor do que o previsto pela norma Big Bang modelo?
  • O que realmente acontece para além do horizonte de eventos ?

Veja também

Referências

Bibliografia

links externos