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Astronomia

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A estrela -forming região no Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia irregular.
Um gigante Hubble mosaico da Nebulosa do Caranguejo , uma remanescente de supernova

A astronomia é uma ciências naturais que lida com o estudo da objetos celestes (como a luas, planetas , estrelas , nebulosas e galáxias ); a física, a química ea evolução de tais objetos; e fenômenos que se originam fora da atmosfera da Terra (tais como explosões de supernovas , rajadas Gamma Ray, e radiação cósmica de fundo ). Um assunto relacionado mas distinto, cosmologia , está preocupado com a estudar o universo como um todo.

A astronomia é uma das ciências mais antigas. Culturas pré-históricas deixado para trás artefatos astronômicos, como o Monumentos egípcios e Monumentos Nubian, e civilizações antigas como a Babilônios, Gregos, Chinês, Indianos, iranianos e Maya executaram observações metódicas do céu noturno. No entanto, a invenção do telescópio foi exigida antes que a astronomia foi capaz de se transformar em uma ciência moderna. Disciplinas Historicamente, a astronomia incluiu tão diversos como astrometria, navegação celestial, a astronomia observacional, ea fabricação de calendários, mas a astronomia profissional é hoje em dia muitas vezes considerado como sinônimo de astrofísica .

Durante o século 20, o campo da astronomia profissional dividida em ramos observacionais e teóricos. Astronomia observacional está focada em aquisição de dados a partir de observações de objetos astronômicos, que é então analisados usando os princípios básicos da física. Astronomia teórica está orientado para o desenvolvimento de modelos de computador ou analíticas para descrever objetos astronômicos e fenômenos. Os dois campos se complementam, com astronomia teórica buscando explicar os resultados observacionais e observações sendo usado para confirmar resultados teóricos.

Os astrónomos amadores têm contribuído para muitas descobertas astronômicas importantes, e astronomia é uma das poucas ciências onde os amadores podem ainda desempenhar um papel activo, especialmente na descoberta e observação de transiente fenômenos.

Astronomia não deve ser confundida com a astrologia , o sistema de crença que afirma que os assuntos humanos estão correlacionados com as posições de objetos celestes. Apesar de dois campos compartilham uma origem comum são agora inteiramente distinta.

Lexicologia

A palavra astronomia (do grego palavras astron ( ἄστρον), "estrela" e -nomy de nomos ( νόμος), "lei" ou "cultura") significa, literalmente, "lei das estrelas" (ou "cultura das estrelas" dependendo da tradução).

Uso de termos "astronomy" e "astrofísica"

Geralmente, quer o termo "astronomia" ou "astrofísica" pode ser utilizado para se referir a este assunto. Com base em rigorosos definições de dicionário, "astronomy" se refere ao "estudo de objetos e matéria fora da atmosfera da Terra e de suas propriedades físicas e químicas" e "astrofísica" refere-se ao ramo da astronomia lidar com "o comportamento, propriedades físicas, e processos dinâmicos de objetos e fenômenos celestes ". Em alguns casos, como na introdução do livro introdutório do universo físico por Frank Shu, "astronomia" pode ser usado para descrever o estudo qualitativo do sujeito, ao passo que "astrofísica" é usado para descrever a versão orientada para física do sujeito. No entanto, uma vez que a maioria das modernas astronômicos pesquisa trata temas relacionados com a física, a astronomia moderna realmente pode ser chamado a 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 "astronomy" e "astrofísica", em parte, dependendo se o departamento está historicamente associada a um departamento de física, e muitos astrônomos profissionais têm a física, em vez de graus astronomia. Uma das principais revistas científicas no campo é o jornal europeu chamado Astronomy and Astrophysics. Os principais jornais americanos são The Astrophysical Journal e O Astronomical Journal.

História

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

Nos primeiros tempos, astronomia única consistiu na observação e previsão dos movimentos de objetos visíveis a olho nu. Em alguns locais, como Stonehenge , culturas adiantadas montadas artefatos maciças que possivelmente tinha algum propósito astronômico. Para além das suas utilizações cerimonial, estes observatórios poderia ser empregue para determinar as estações do ano, um factor importante em saber quando plantar, bem como para compreender o comprimento do ano.

Antes de ferramentas como o telescópio foram inventados, estudo inicial das estrelas teve que ser conduzido a partir dos únicos pontos de vista disponíveis, nomeadamente edifícios altos e chão alto usando a olho nu. Como civilizações desenvolvido, principalmente em Mesopotâmia, China, Egito, Grécia, ?ndia e América Central , observatórios astronômicos foram montadas, e ideias sobre a natureza do universo começou a ser explorado. A maioria da astronomia cedo, na verdade, consistiu em mapear as posições das estrelas e dos planetas, a ciência agora referido como astrometria. A partir dessas observações, ideias iniciais sobre os movimentos dos planetas foram formados, bem como 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 a Sistema de Ptolomeu, em homenagem a Ptolomeu .

Um desenvolvimento precoce 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. O Babilônios descobriram que eclipses lunares recorreram em um ciclo de repetição conhecido como saros.

Equatorial grego relógio de sol, Alexandria no Oxus, atual Afeganistão terceiro ao segundo século AEC.

Seguindo os babilônios, avanços significativos na astronomia foram feitas na Grécia antiga e da Mundo helênico. Astronomia grega é caracterizado desde o início, buscando uma explicação racional, física para fenômenos celestes. No século 3 aC, Aristarco de Samos calculou o tamanho da Terra, e mediu o tamanho e distância da Lua e do Sol, e foi o primeiro a propor uma heliocêntrica modelo do sistema solar. No século 2 aC, Hiparco descobriu precessão, calculou o tamanho e distância da Lua e inventou os dispositivos astronômicos mais antigos conhecidos, tais como o astrolábio. Hiparco também criou um catálogo abrangente de 1.020 estrelas, e na maioria das constelações do hemisfério norte derivam da astronomia grega. O Antikythera mecanismo (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 mecânica relógios astronómicos apareceu na Europa .

Durante a Idade Média, a astronomia foi maioritariamente estagnado em medieval Europa, pelo menos até o século 13. No entanto, astronomia floresceu no mundo islâmico e em outras partes do mundo. Isso levou ao surgimento do primeiro astronômico observatórios na Mundo muçulmano no início do século nono. Em 964, a Galáxia de Andrómeda , a maior galáxia no Grupo Local, que contém a Via Láctea , foi descoberto pelo astrônomo persa Azophi e descrita pela primeira vez em sua Livro de Estrelas Fixas. O SN 1006 supernova , a mais brilhante magnitude evento estelar aparente na história gravada, foi observado pelo astrônomo árabe egípcio Ali ibn Ridwan eo Astrônomos chineses em 1006. Alguns dos astrônomos islâmicos (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 da Maragheh e Observatórios Samarkand. Os astrônomos durante esse tempo introduziu muitos Nomes árabes usado agora para estrelas individuais. Acredita-se também que as ruínas em Grande Zimbabwe e Timbuktu pode ter abrigado um observatório astronômico. Os europeus tinham anteriormente acreditava que não tinha havido nenhuma observação astronômica no pré-colonial Idade Média ?frica sub-saariana , mas modernas descobertas mostram o contrário.

Revolução científica

Galileo esboços e observações do 's da lua revelou que a superfície era montanhosa.

Durante o Renascimento , Nicolau Copérnico propôs um modelo heliocêntrico do sistema solar . Seu trabalho foi defendido, ampliado e corrigido por Galileu Galilei e Johannes Kepler . Galileo inovou usando telescópios para melhorar as suas observações.

Kepler foi o primeiro a conceber um sistema que descreveu corretamente os detalhes do movimento dos planetas com o Sol no centro. No entanto, Kepler não teve êxito na formulação de uma teoria por trás das leis que ele escreveu para baixo. Coube a de Newton invenção de dinâmica celeste e sua lei da gravitação para finalmente explicar os movimentos dos planetas. Newton também desenvolveu o telescópio refletor.

Outras descobertas em paralelo as melhorias no tamanho e na qualidade do telescópio. Mais extensos catálogos de estrelas foram produzidos por Lacaille. O astrônomo William Herschel fez um catálogo detalhado de nebulosidade e agrupamentos, e em 1781 descobriu o planeta Urano , o primeiro novo planeta encontrado. A distância de uma estrela foi anunciada pela primeira vez em 1838, quando a paralaxe de 61 Cygni foi medida por Friedrich Bessel.

Durante os séculos 18-19o, a atenção para a problema de três corpos por Euler , CLAIRAUT, e D'Alembert levou a previsões mais precisas sobre os movimentos da Lua e dos planetas. Este trabalho foi aperfeiçoada por Lagrange e Laplace , permitindo que as massas dos planetas e luas de ser estimada a partir de suas perturbações.

Avanços significativos na astronomia surgiu com a introdução de novas tecnologias, incluindo a espectroscópio e fotografia . Fraunhofer descobriu cerca de 600 bandas no espectro do Sol em 1814-1815, que, em 1859, Kirchhoff atribuída à presença de diferentes elementos. As 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 um grupo separado de estrelas, só foi provado no século 20, juntamente com a existência de galáxias "externas", e logo após, a expansão do Universo , visto na recessão da maioria das galáxias de nós. A astronomia moderna também descobriu muitos objetos exóticos, como quasares, pulsares, blazars, e galáxias de rádio, e usou essas observações para desenvolver teorias físicas que descrevem alguns desses objetos em termos de objetos igualmente exóticos, tais como buracos negros e estrelas de nêutrons. cosmologia física enormes avanços feitos durante o século 20, com o modelo do Big Bang fortemente apoiado pelas evidências fornecidas pela astronomia e física, como a radiação cósmica de fundo em microondas , a lei de Hubble , e abundância cosmológica de elementos. Telescópios espaciais permitiram medições em partes do espectro eletromagnético normalmente bloqueadas ou borrado pela atmosfera.

Astronomia observacional

Em astronomia, a principal fonte de informações sobre corpos celestes e outros objetos é a visível luz ou, mais geralmente radiação eletromagnética . Astronomia observacional pode ser dividida de acordo com a região observada do espectro eletromagnético. Algumas partes do espectro pode ser observado a partir da Terra superfície 's, enquanto outras partes só são observadas a partir de qualquer altitudes elevadas ou espaço. Informações específicas sobre estes subcampos é dado abaixo.

A radioastronomia

O Very Large Array in Novo México, um exemplo de um telescópio de rádio

A radioastronomia estuda com radiação comprimentos de onda maiores do que cerca de um milímetro. A radioastronomia é diferente da maioria das outras formas de astronomia observacional em que o observado ondas de rádio pode ser tratada como ondas , em vez de como discretas fotões . Assim, é relativamente fácil de medir tanto o amplitude e fase de ondas de rádio, não considerando que esta é tão facilmente feito em comprimentos de onda mais curtos.

Embora alguns ondas de rádio são produzidos por objectos astronómicas sob a forma de emissão de energia térmica, a maior parte da emissão de rádio que é observada a partir da Terra é visto na forma de radiação síncrotron, que é produzido quando elétrons oscilam em torno de campos magnéticos. Além disso, um certo número de linhas espectrais produzidas pela gás interestelar, nomeadamente o hidrogénio linha espectral a 21 cm, são observáveis em comprimentos de onda de rádio.

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

Astronomia infravermelha

Astronomia infravermelhos lida com a detecção e análise de radiação infravermelha (comprimentos de onda mais longos do que a luz vermelha). Exceto em comprimentos de onda próximos à luz visível, radiação infravermelha é fortemente absorvida pela atmosfera, e a atmosfera produz emissões infravermelhas. Consequentemente, observatórios infravermelhos tem que estar localizado em locais elevados, secas ou no espaço. O espectro de infravermelho é útil para estudar objetos que são demasiado frio para irradiar a luz visível, tais como planetas e discos circum. Longer comprimentos de onda infravermelhos também pode penetrar nuvens de poeira que bloqueiam a luz visível, que permite a observação de estrelas jovens em nuvens moleculares e os núcleos de galáxias. Algumas moléculas irradiar fortemente no infravermelho. Isto pode ser usado para estudar química no espaço; mais especificamente, ele pode detectar água em cometas.

Astronomia óptica

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

Historicamente, a astronomia óptica, também chamada luz visível astronomia, é a mais antiga forma de astronomia. Imagens ópticas foram originalmente desenhados à mão. No final do século 19 e parte do século 20, as imagens foram feitas usando equipamento fotográfico. Imagens modernas são feitas usando detectores digitais, em particular utilizando detectores dispositivos de carga acoplada (CCDs). Embora a própria luz visível estende-se desde cerca de 4000 Å a 7000 Å (400 nm a 700 nm), o mesmo equipamento utilizado nestes comprimentos de onda também for usado para observar algum quase ultravioleta e radiação do infravermelho próximo.

Ultraviolet astronomia

Astronomia de raios ultravioleta é geralmente utilizado para se referir às observações em ultravioleta comprimentos de onda entre cerca de 100 e 3200 A (10 a 320 nm). Luz nestes comprimentos de onda são absorvidos pela atmosfera da Terra, de modo observações nestes comprimentos de onda deve ser realizada a partir da atmosfera superior ou do espaço. Astronomia ultravioleta é o mais adequado para o estudo da radiação térmica e linhas de emissão espectrais de quentes azuis estrelas ( Estrelas OB) que são muito brilhante nesta faixa de onda. Isso inclui as estrelas azuis em outras galáxias, que têm sido alvos de diversas pesquisas ultravioletas. Outros objetos comumente observados na luz ultravioleta incluem nebulosas planetárias , remanescentes de supernovas, e núcleos galácticos ativos. No entanto, como a luz ultravioleta é facilmente absorvido pela poeira interestelar, é necessário um ajuste adequado de medições ultravioletas.

Astronomia de raios-X

Astronomia de raios-X é o estudo de objetos astronômicos na Comprimentos de onda de raios-X. Normalmente, os objetos emitem radiação de raios-X como emissão de sincrotrão (produzida por elétrons que oscilam em torno de linhas de campo magnético), emissão térmica de gases finas acima de 10 7 (10 milhões) kelvins , e emissão de energia térmica a partir dos gases de espessura acima de 10 7 Kelvin. Uma vez que 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 nave espacial. Notável Fontes de raios-X incluem Binários de raios-X, pulsares, remanescentes de supernovas, galáxias elípticas, aglomerados de galáxias, e núcleos galácticos ativos.

Segundo o site oficial da NASA, os raios X foram observadas pela primeira vez e documentado em 1895 por Wilhelm Conrad Röntgen, um alemão cientista que os encontrou por acaso quando experimentando com tubos de vácuo. Através de uma série de experimentos, incluindo a fotografia de raio-X infame ele pegou a mão de sua esposa com um anel de casamento sobre ele, Röntgen foi capaz de descobrir os elementos iniciais de radiação. O "X", de fato, possui o seu próprio significado, uma vez que representa a incapacidade de Röntgen para identificar exatamente o tipo de radiação que era.

Astronomia de raios gama

Gamma ray astronomia é o estudo de objetos astronômicos nos comprimentos de onda mais curtos do espectro eletromagnético. Os raios gama pode ser observado directamente por satélites, tais como o Compton Gamma Ray Observatory ou por telescópios especializadas chamadas telescópios Cherenkov atmosférica. Os telescópios Cherenkov realmente não detectar os raios gama diretamente, mas em vez detectar os flashes de luz visível produzida quando os raios gama são absorvidos pela atmosfera da Terra.

Mais fontes emissoras de raios gama são, na verdade, explosões de raios gama, objetos que só produzem radiação gama por alguns milissegundos para milhares de segundos antes desaparecendo. Apenas 10% das fontes de raios gama são fontes não-transitórios. Estes emissores constantes de raios gama incluem pulsares, estrelas de nêutrons e buracos negros candidatos, tais como núcleos galácticos ativos.

Campos não com base no espectro eletromagnético

Além disso a radiação electromagnética, a poucos outros eventos provenientes de grandes distâncias pode ser observado a partir da Terra.

Em neutrino astronomia, astrônomos usam especial instalações subterrâneas, tais como SAGE, GALLEX, e Kamioka II / III para detectar neutrinos. Esses neutrinos são originários principalmente da Sun , mas também de supernovas . Os raios cósmicos, que consistem em partículas muito elevados de energia que pode ser absorvida decompõem ou quando eles entram na atmosfera da Terra, resultar numa cascata de partículas que podem ser detectadas por observatórios actuais. Além disso, alguns dos futuros detectores de neutrinos também pode ser sensível às partículas produzidas quando os raios cósmicos atingem a atmosfera da Terra. Astronomia de ondas gravitacionais é um novo campo emergente da astronomia que visa usar detectores de ondas gravitacionais para coletar dados observacionais sobre objetos compactos. Alguns observatórios foram construídos, como o Observatório Laser Interferometer Gravitational Ligo, mas ondas gravitacionais são extremamente difíceis de detectar.

Astrônomos planetários têm observado diretamente muitos desses fenômenos através de missões espaciais e de retorno da amostra. Estas observações incluem missões fly-by com sensores remotos, veículos de pouso que podem realizar experimentos sobre os materiais de superfície, pêndulos que permitem a detecção remota de material enterrado, e missões de retorno amostra que permitem exames laboratoriais direto.

Gamma Ray ou explosões de raios gama pode ser ou ter sido detectado vindo de pulsares.

Astrometry e celestes mecânica

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

Medição cuidadosa das posições dos planetas levou a uma sólida compreensão das gravitacional perturbações, e uma capacidade de determinar passadas e futuras posições 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 próximos, e possíveis colisões, com a Terra.

A medição de 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 das estrelas próximas fornecem uma linha de base absoluta para as propriedades de estrelas mais distantes, porque suas propriedades podem ser comparados. Medições de e velocidade radial movimento próprio mostrar as cinemática destes sistemas através da galáxia Via Láctea. Astrometric resultados também são usados para medir a distribuição de matéria escura na galáxia.

Durante os anos 1990, a técnica de medir a astrometric oscilação estelar foi usado para detectar grandes planetas extrasolares orbitando estrelas próximas.

Astronomia teórica

Astrônomos teóricas usar uma ampla variedade de ferramentas que incluem modelos analíticos (por exemplo, polytropes para aproximar os comportamentos de uma estrela ) e computacional simulações numéricas. Cada um tem algumas vantagens. Modelos analíticos de um processo são geralmente melhor para dar uma visão sobre o coração do que está acontecendo. Os modelos numéricos podem revelar a existência de fenômenos e efeitos que de outra forma não ser visto.

Os teóricos da astronomia esforçar para criar modelos teóricos e descobrir as consequências observacionais desses modelos. Isso ajuda observadores olhar para os dados que podem refutar um modelo ou ajudar na escolha entre vários modelos alternativos ou conflitantes.

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

Tópicos estudados pelos astrônomos teóricas incluem: dinâmica estelar e evolução; formação de galáxias; estrutura em larga escala de matéria no Universo ; de origem raios cósmicos; relatividade geral e cosmologia física , incluindo corda e cosmologia física de astropartículas. Relatividade astrophysical serve como uma ferramenta para avaliar as propriedades de estruturas de grande escala para o qual gravitação 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 em astronomia, agora incluído 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 uma sistema de estrelas
A fusão nuclear Espectroscopia Evolução estelar Como as estrelas brilham e como metais formado
O Big Bang O Telescópio Espacial Hubble , COBE Universo em expansão Idade do Universo
Flutuações quânticas Inflação cósmica Problema da planura
Colapso gravitacional Astronomia de raios-X A relatividade geral Os buracos negros no centro da galáxia de Andrômeda
Ciclo CNO em estrelas A principal fonte de energia para a estrela maciça.

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

Astronomia Solar

A uma distância de cerca de oito minutos-luz, a estrela mais freqüentemente estudada é o Sol, a principal-seqüência típica estrela anã de estelar classe G2 V, e cerca de 4,6 bilhões de anos de idade. A Sun não é considerado um estrela variável, mas sofre mudanças periódicas na atividade conhecida como o ciclo das manchas solares . Esta é uma flutuação de 11 anos em número de manchas solares. As manchas solares são regiões de temperaturas médias mais baixo-que- que estão associados com intensa atividade magnética.

A Sun tem aumentado constantemente na luminosidade ao longo de sua vida, com aumento de 40% desde que se tornou primeiro uma estrela de 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 fina é uma região conhecida como o cromosfera. Este está rodeado por uma região de transição de temperaturas a aumentar rapidamente, em seguida, pela super-aquecido corona.

No centro do Sol é a região de núcleo, um volume de temperatura e pressão suficientes para 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. As camadas exteriores formam uma zona de convecção, onde o material de gás transporta energia principalmente através do deslocamento físico do gás. Acredita-se que esta zona de convecção cria a actividade magnético que gera manchas solares.

Um vento solar de partículas de plasma constantemente fluxos para fora do Sol até que ele atinja o heliopausa. Este vento solar interage com o magnetosfera da Terra para criar o Cinturões de radiação de Van Allen, assim como o Aurora onde as linhas do Campo magnético da Terra descem à atmosfera .

Ciência planetária

Este campo astronômico examina o 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, posteriormente, pela nave espacial. Isso tem proporcionado uma boa compreensão global da formação e evolução deste sistema planetário, embora muitas novas descobertas ainda estão sendo feitas.

A mancha preta no topo é um dust devil escalando uma parede da cratera em Marte . Este movimento, roda de coluna Atmosfera marciana (comparável a um terrestre tornado ) criou o, raia escuro longo. NASA imagem.

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

Os planetas foram formados na disco protoplanetário que cercaram o início Sun. Através de um processo que incluiu atração gravitacional, colisão, e acreção, o disco de aglomerados de matéria que, com o tempo, se tornaram protoplanets formado. O pressão de radiação do vento solar, em seguida, expulsou a maioria da matéria unaccreted, e só esses planetas com massa suficiente mantido a sua atmosfera gasosa. Os planetas continuou a varrer, ou ejetar, o restante da matéria durante um período de intenso bombardeamento, evidenciado pela muitos crateras de impacto na Lua. Durante este período, alguns dos protoplanets pode ter colidido, o levando hipótese de como a Lua foi formada.

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

Um planeta ou lua de calor interior é produzido a partir das colisões que criaram o corpo, materiais radioativos (por exemplo urânio , tório , e 26 Al ), ou aquecimento de maré. Alguns planetas e luas acumular calor suficiente para conduzir processos geológicos tais como vulcanismo e tectônica. Aqueles que acumular ou manter um atmosfera pode também sofrer superfície erosão do vento ou água. Corpos menores, sem aquecimento de maré, arrefecer mais rapidamente; e a sua actividade geológica cessa com a excepção de impacto de crateras.

Astronomia estelar

O 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 a partir de simulações de computador do interior.

A formação de estrelas ocorre em regiões densas de gás e poeira, conhecidos como nuvens moleculares gigantes. Quando desestabilizada, fragmentos de nuvem podem entrar em colapso sob a influência da gravidade, para formar uma protoestrela. A, região central suficientemente densa e quente irá desencadear fusão nuclear, criando assim um estrela de sequência principal.

Quase todos os elementos mais pesados que o hidrogênio eo hélio foram criado dentro dos núcleos de estrelas.

As características da estrela resultante depende primariamente da sua massa inicial. Quanto maior a massa da estrela, maior será a sua luminosidade, e quanto mais rapidamente ele gasta o combustível hidrogênio em seu núcleo. Ao longo do tempo, este combustível de hidrogênio é completamente convertido em hélio, ea estrela começa a evoluir. A fusão de hélio requer uma temperatura mais elevada do núcleo, de modo a que a estrela se expande tanto em tamanho, e o aumento da densidade do núcleo. A resultante gigante vermelha goza de uma breve vida, antes que o combustível de hélio é, por sua vez consumido. Muito estrelas maciças também podem ser submetidos a uma série decrescente de fases evolutivas, à medida que cada vez mais fundir elementos mais pesados.

O destino final da estrela depende de sua massa, com estrelas de massa superior a cerca de oito vezes o Sol se tornar núcleo colapso supernovas ; enquanto estrelas menores formam nebulosas planetárias , e evoluir para anãs brancas . 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 . Fechar estrelas binárias pode seguir caminhos evolutivos mais complexas, como a transferência de massa para uma companheira anã branca que pode potencialmente causar uma supernova. As nebulosas planetárias e supernovas são necessárias para a distribuição de metais para o meio interestelar; sem eles, todas as estrelas novas (e seus sistemas planetários) seriam formados a partir de hidrogênio e hélio sozinho.

Astronomia galáctica

Estrutura observada da Via Láctea braços espirais 's

Os nossos sistema solar órbitas dentro da Via Láctea , uma galáxia espiral barrada que é um membro proeminente da Grupo Local de galáxias. É uma massa em rotação de gás, poeira, estrelas e outros objetos, mantidas juntas por atração gravitacional mútua. Como a Terra está localizado dentro dos braços exteriores empoeirados, existem grandes porções da Via Láctea que são obscurecidos da vista.

No centro da maneira leitosa é o núcleo, uma protuberância em forma de barra, com o que se acredita ser um buraco negro supermassivo no centro. Este é rodeado por quatro braços que espiralam primárias a partir do núcleo. Esta é uma região de formação estelar que contém muitos mais jovem, estrelas da população I. O disco está rodeado por um auréola esferóide de mais velho, populacionais II estrelas, bem como concentrações relativamente densas de estrelas conhecidas como aglomerados globulares .

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

Como as estrelas mais maciças aparecem, eles transformar a nuvem em uma região de H II de gás brilhante e plasma. O vento e supernovas explosões estelares dessas estrelas, eventualmente, servir para dispersar a nuvem, muitas vezes deixando para trás um ou mais jovens aglomerados abertos de estrelas. Estes aglomerados gradualmente dispersar, e as estrelas se juntar à 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. A halo de matéria escura parece dominar a massa, embora a natureza dessa matéria escura permanece indeterminada.

Astronomia extragaláctica

Esta imagem mostra vários objectos, em forma de laço azuis que são imagens múltiplas da mesma Galaxy, duplicado por o efeito de lente gravitacional 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 objeto mais distante.

O estudo de objetos fora de nossa galáxia é um ramo da astronomia preocupado com a formação e evolução de galáxias; sua morfologia e classificação; eo exame das galáxias ativas, e os grupos e aglomerados de galáxias. 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 galáxias irregulares.

Tal como o nome sugere, um Galaxy elíptica tem a forma da secção transversal de uma elipse . As estrelas se movem ao longo órbitas aleatórias sem direção preferencial. Estas galáxias contêm pouco ou nenhum poeira interestelar; algumas regiões de formação estelar; e as estrelas em geral mais velhos. As galáxias elípticas são mais comumente encontrados no núcleo de aglomerados galácticos, e pode ser formado através de fusões de grandes galáxias.

Uma galáxia espiral é organizado em um apartamento, disco giratório, geralmente com uma protuberância proeminente ou bar no centro, e braços de suspensão brilhantes que espiralam para fora. Os braços são regiões empoeiradas de formação de estrelas massivas, onde estrelas jovens produzem uma tonalidade azul. As galáxias espirais são geralmente rodeado por um halo de estrelas mais velhas. Tanto a Via Láctea ea galáxia de Andrômeda são galáxias espirais.

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

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

A rádio galáxia é uma galáxia ativa que é muito luminoso no rádio porção do espectro, e está emitindo plumas imensas ou lóbulos de gás. Galáxias ativas que emitem 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 representada por grupos e aglomerados de galáxias. Esta estrutura está organizada em uma hierarquia de agrupamentos, com o maior sendo os superaglomerados. A questão coletiva é formada em filamentos e paredes, deixando grandes espaços vazios no meio.

Cosmologia

Hubble Deep Field extremo.

Cosmologia (do grego κόσμος "mundo, universo" e λόγος "palavra, o estudo") poderia ser considerado o estudo do universo como um todo.

Observações da estrutura em larga escala do universo , um ramo conhecido como a cosmologia física , forneceram um profundo entendimento da formação e evolução do cosmos. Fundamental para a cosmologia moderna é a teoria bem aceita do big bang , em que o nosso universo começou em um único ponto no tempo, e posteriormente expandido ao longo de 13,7 Gyr para sua condição atual. O conceito de big bang pode ser rastreada até a descoberta da radiação microondas de fundo em 1965.

No decurso da expansão, o universo passou por vários estádios evolutivos. Nos primeiros momentos, teoriza-se que o universo experimentou uma muito rápida inflação cósmica , que as condições de partida homogeneizada. Depois disso, a nucleossíntese produziu a abundância elementar do universo primordial. (Veja também nucleocosmochronology.)

Quando os primeiros neutros átomos formados 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, foram submetidos a uma Idade das Trevas, devido à falta de fontes de energia estelar.

A estrutura hierárquica da matéria começou a formar a partir das variações mínimas na densidade de massa. Matéria acumulada nas regiões mais densas, formando nuvens de gás e as primeiras estrelas. Estas estrelas massivas desencadeou o processo de reionização e acredita-se ter criado muitos dos elementos pesados ​​no universo primordial, 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. Aos poucos, as organizações de gás e poeira se fundiram para formar as primeiras galáxias primitivas. Ao longo do tempo, estes puxado em mais importa, e foram muitas vezes organizadas em grupos e aglomerados de galáxias, em seguida, em superaglomerados de maior escala.

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 gasto na tentativa de compreender a física destes componentes.

Estudos interdisciplinares

Astronomia e astrofísica têm desenvolvido ligações interdisciplinares significativas com outros grandes campos científicos.Archaeoastronomyé o estudo da astronomies antigos ou tradicionais em seu contexto cultural, utilizandoarqueológicoeantropológicoprovas.Astrobiologia é o estudo do advento e evolução de sistemas biológicos no universo, com especial ênfase sobre a possibilidade de vida não-terrestre.

O estudo de produtos químicos encontrados no espaço, incluindo a sua formação, interação e destruição, é chamado astrochemistry. Estas substâncias são normalmente encontrados em nuvens molecular, embora elas também podem aparecer em estrelas de baixa temperatura, as anãs castanhas e planetas. Cosmochemistry é o estudo dos produtos químicos encontrados no interior do Sistema Solar , incluindo as origens dos elementos e as variações dos 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

Os astrónomos amadores podem construir seu próprio equipamento, e pode prender festas e reuniões estrelas, comoStellafane.

A astronomia é uma das ciências para que amadores podem contribuir mais.

Existe outra vida no Universo ? Especialmente, há outras formas de vida inteligente? Em caso afirmativo, 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?

  • O que fez com que o Universo para formar? É a premissa da hipótese universo aperfeiçoá-lo correto? Se assim for, isso pode ser o resultado de seleção natural cosmológica? O que causou a inflação cósmica que produziu nosso universo homogêneo? Por que há uma assimetria baryon?
  • Qual é a natureza da matéria escura e energia escura? Estes dominam a evolução eo destino do cosmos, mas a 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 osraios cósmicos de altíssima energia?
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