Astronomia

Astronomia jest nauką o obserwacje gwiazd , starając się wyjaśnić ich pochodzenie , ich ewolucji i ich właściwości fizyczne i chemiczne .

Etymologia terminu astronomia pochodzi od greckiego ἀστρονομία (ἄστρον i νόμος), co oznacza prawo gwiazd.

Mając ponad 5000 lat historii, początki astronomii sięgają poza starożytność w prehistorycznych praktykach religijnych . Astronomia jest jedną z niewielu nauk, w których amatorzy nadal odgrywają aktywną rolę. Jest to hobby uprawiane przez liczną publiczność astronomów amatorów .

Fabuła

Astronomia uważana jest za najstarszą z nauk. Archeologia pokazuje, że niektóre cywilizacje z epoki brązu , a może neolitu już wiedzę o astronomii. Rozumieli okresowość równonocy i niewątpliwie ich związek z cyklem pór roku , umieli też rozpoznawać określone konstelacje . Współczesna astronomia zawdzięcza swój rozwój rozwojowi matematyki od czasów starożytnej Grecji i wynalezieniu instrumentów obserwacyjnych pod koniec średniowiecza . Jeśli astronomia była praktykowana przez kilka stuleci obok astrologii , epoka oświecenia i ponowne odkrycie myśli greckiej doprowadziło do powstania rozróżnienia między rozumem a wiarą , do tego stopnia, że astronomowie nie praktykowali już astrologii .

neolityczny

W neolicie wszystkie wielkie kręgi megalityczne były w rzeczywistości obserwatoriami astronomicznymi . Najbardziej znane to Nabta Playa , licząca 6000 do 6500 lat i Stonehenge ( Wiltshire , Anglia ), 1000 lat późniejsza. Flammarion , który zrozumiał to jako jeden z pierwszych, opowie o megalitycznych kręgach „pomników o astronomicznym powołaniu” i „kamiennych obserwatoriów”  ;

antyk

Najbardziej znane, jeśli nie najbardziej rozwinięte systemy to:

Wymagania wstępne

Wszystkie obserwacje poczyniono gołym okiem, ponieważ Pradawnym pomógł w tym zadaniu brak zanieczyszczeń przemysłowych, a zwłaszcza świetlnych . Z tego powodu większość starożytnych obserwacji byłaby dziś niemożliwa. Rysunki jaskini Lascaux są w trakcie badań, uważano, że rysunki służyły jako miejsca dla konstelacji.

Obserwacje te, czasem stosunkowo proste z pozoru (proste narysowanie czterech lub pięciu gwiazd), zakładają już wielki postęp cywilizacyjny, a mianowicie istnienie zbioru zawierającego co najmniej:

Bez tych warunków wstępnych nie może być zapisywanych obserwacji astronomicznych .

Przez tysiąclecia astronomia była powszechnie kojarzona z astrologią , która często jest jej podstawowym ruchem . Oddzielenie tych dwóch nauk będzie ingerować tylko w Oświecenie i będzie trwać do dziś.

Wysoka starożytność

Wynalazek astronomii sięga czasów Chaldejczyków . Na początku astronomia była po prostu obserwacją i przewidywaniem ruchu obiektów niebieskich widocznych gołym okiem . Te różne cywilizacje pozostawiły w spadku wiele wkładów i odkryć .

W Mezopotamii pojawiły się pierwsze matematyczne podstawy astronomii. Śledzenie torów wędrujących gwiazd odbywa się najpierw na trzech torach równoległych do równika . Następnie, po pierwszych systematycznych obserwacji koniec II th tysiąclecia (-1200), ścieżki do Słońca i Księżyca są lepiej znane. Pod VIII -go  wieku  pne. J. - C. pojawia się pojęcie ekliptyki , a później pierwsza forma zodiaku z dwunastoma równymi częściami zaczyna kształtować się w czasie, ale jeszcze nie w przestrzeni.

Do połowy I st tysiąclecia zatem widzi współistnieć Tracking dwunastu znaków dogodne dla obliczeń gwiazdek pozycji i śledzenia w konstelacji stosowanych do interpretacji wróżby astralnego . Dopiero w tym czasie wyznaczane są okresy cykli planet . Istnieje również cięcie 360° ekliptyki . Astronomię mezopotamską zasadniczo różni się od astronomii greckiej jej arytmetycznym charakterem  : jest empiryczna. Nie szukamy przyczyn ruchów, dlatego nie tworzymy modeli do ich wyjaśnienia, zjawiska nie są postrzegane jako zjawiska wynikające z geometrycznie reprezentowalnego kosmosu .

Mezopotamskie astronomowie mają jednak wielką zaletę, że dokładnie udokumentowane wiele uwag od VIII th  wieku co najmniej. Obserwacje te będą bardzo przydatne dla greckich astronomów.

Klasyczna i późna starożytność

Sokrates uważa astronomię za daremną, w przeciwieństwie do starożytnych Aten  : starożytni Grecy , w tym Eratostenes , Eudoksos z Knidos , Apoloniusz , Hipparch i Ptolemeusz , stopniowo budują bardzo rozbudowaną teorię geocentryczną . Arystarch z Samos formułuje podstawy teorii heliocentrycznej . W odniesieniu do Układu Słonecznego , dzięki teorii epicykli i opracowania tabel opartych na tej teorii jest to możliwe, z okresu aleksandryjskiego , aby obliczyć w dość precyzyjny sposób ruchy gwiazd, w tym gwiazdy. Księżycowy i zaćmienia Słońca . Jeśli chodzi o astronomię gwiazd, wnoszą one ważny wkład, w szczególności definicję systemu wielkości . Almagest Ptolemeusza już zawiera listę czterdziestu ośmiu konstelacji i 1022 gwiazd.

Średniowiecze

Astronomii nie można studiować bez wkładu innych nauk, które są do niej komplementarne i niezbędne: matematyki ( geometria , trygonometria ), a także filozofii . Służy do obliczania czasu .

O nauce i edukacji w ogóle w średniowieczu:

Wysoki Średni wiek

Indyjski astronomia byłby osiągnął około 500, z Aryabhatiya że przedstawiono system matematyczny prawie Kopernika , w której Ziemia obraca się wokół własnej osi. Model ten uwzględnia ruch planet w stosunku do Słońca .

Cywilizacje arabsko- perskie, aby zorientować się na morzu, ale także na pustyni , potrzebują bardzo dokładnych danych. Pochodzące z astronomies indyjski i grecki , w astronomii islamskiej kulminację do X XX  wieku.

Boecjusz jest założycielem od VI th  century Quadrivium , który obejmuje arytmetykę , z geometrii , na muzykę i astronomię.

Po najazdach barbarzyńców astronomia rozwinęła się stosunkowo słabo na Zachodzie .

Jest to niezgodne kwitnące w świecie muzułmańskim z IX -go  wieku. Perski astronom al-Farghani (805-880) obszernie pisze o ruchu ciał niebieskich  ; dokonuje szeregu obserwacji, które pozwalają mu obliczyć nachylenie ekliptyki . Al-Kindi (801-873), filozof i naukowiec encyklopedyczny, napisał 16 książek o astronomii. Al-Battani (855-923) jest astronomem i matematykiem. Al-Hasib Al Misri (850-930) jest egipskim matematykiem. Al-Razi (864-930) jest perskim naukowcem. Wreszcie Al-Fârâbî (872-950) jest wielkim irańskim filozofem i naukowcem.

Pod koniec X XX  wieku, duże obserwatorium zbudowano w pobliżu Teheranu przez perskiego astronoma Al Khujandi .

Filozofii ( Platon i Arystoteles ) jest zintegrowany ze wszystkimi innymi naukami ( medycyna , geografii , mechaniki ,  itp ) tego wielkiego ruchu odrodzenia zwany złoty wiek islamu .

Święty Beda The VIII th  century, opracowany w Zachodu „s sztuk wyzwolonych ( trivium i quadrivium ). Ustanawia zasady obliczeń do obliczania ruchomych świąt i do obliczania czasu , które wymagają elementów astronomii.

Inne elementy zostały wprowadzone na Zachodzie przez Gerberta d'Aurillac (Sylvester II) nieco przed rokiem tysiąca , z filozofią Arystotelesa. Trudno dokładnie określić, jacy muzułmańscy astronomowie byli wówczas znani Gerbertowi d'Aurillacowi.

Późne średniowiecze

Prace al-Farghani języku łacińskim w XII -tego  wieku, wraz z wieloma innymi arabskich traktatów i filozofii Arystotelesa.

W świecie muzułmańskim możemy przytoczyć:

Epoka nowożytna

W czasie renesansu , Kopernik zaproponował heliocentryczny modelu Układu Słonecznego, mający wiele punktów wspólnych z tezą Nasir ad-Din at-Tusi , z De revolutionibus opublikowanym w 1543 roku po jego śmierci.

Prawie wiek później pomysł ten jest broniony, rozszerzany i korygowany przez Galileusza i Keplera . Galileusz wyobraża sobie teleskop astronomiczny , czerpiąc inspirację z prac Holendra Hansa Lippersheya (którego teleskop tylko trzykrotnie powiększył i zniekształcił obiekty), aby poprawić swoje obserwacje. Opierając się na bardzo precyzyjnych obserwacjach dokonanych przez wielkiego astronoma Tycho Brahe , Kepler jako pierwszy wyobraża sobie system praw rządzących szczegółami ruchu planet wokół Słońca, ale nie jest w stanie sformułować teorii wykraczającej poza proste opis przedstawiony w jej prawach .

To właśnie Izaak Newton , formułując prawo przyciągania ciał (prawo grawitacji ) powiązane z jego prawami ruchu, umożliwił w końcu teoretyczne wyjaśnienie ruchu planet. Wynalazł także teleskop zwierciadlany , który usprawnił obserwacje.

Przejście od geocentrycznego modelu Ptolemeusza do heliocentrycznego modelu Kopernika/Galileo/Newtona zostało opisane przez filozofa nauki Thomasa Samuela Kuhna jako rewolucja naukowa .

Okres współczesny

Odkrywamy, że gwiazdy są bardzo odległymi obiektami: najbliższa gwiazda Układu Słonecznego , Proxima Centauri , znajduje się w odległości ponad czterech lat świetlnych .

Wraz z wprowadzeniem spektroskopii wykazano, że są one podobne do Słońca , ale w szerokim zakresie temperatur , mas i rozmiarów. Istnienie naszej galaktyki, Drogi Mlecznej , jako odrębny gwiazd, jest sprawdzony na początku XX th  wieku z powodu istnienia innych galaktyk .

Niedługo potem odkrywamy ekspansję Wszechświata , będącą konsekwencją prawa Hubble'a, ustalającego zależność między prędkością odległości innych galaktyk w stosunku do Układu Słonecznego a ich odległością.

Cosmology wielki postęp w XX th  wieku, szczególnie z teorią Big Bang , powszechnie obsługiwanym przez astronomii i fizycznych , takich jak kosmologicznej promieniowania cieplnego (lub CMB) oraz różne teorie nukleosyntezy wyjaśniających obfitość pierwiastków i ich izotopy .

W ostatnich dekadach XX th  wieku, nadejście radioteleskopów , z astronomią i środkach przetwarzania danych pozwala na nowe rodzaje eksperymentów dotyczących ciał niebieskich pory analizy spektroskopowe z linii emisyjnych emitowanych przez atomy i ich różnych izotopów podczas kwantowe skoki i przekazywane w przestrzeni przez fale elektromagnetyczne .

UNESCO deklaruje rok 2009 Międzynarodowym Rokiem Astronomii .

Przedmioty astronomiczne

Na początku, w starożytności , astronomia polegała głównie na astrometrii , czyli mierzeniu pozycji na niebie gwiazd i planet .

Później z prac Keplera i Newtona narodziła się mechanika nieba, która umożliwia matematyczne przewidywanie ruchów ciał niebieskich pod wpływem grawitacji , w szczególności obiektów Układu Słonecznego . Znaczna część pracy w tych dwóch dyscyplinach (astrometria i mechanika nieba), wcześniej wykonywana ręcznie, jest teraz wysoce zautomatyzowana dzięki komputerom i czujnikom CCD , do tego stopnia, że ​​obecnie rzadko są one postrzegane jako odrębne dyscypliny. Odtąd ruch i położenie obiektów można szybko poznać, do tego stopnia, że ​​współczesna astronomia jest znacznie bardziej zainteresowana obserwacją i zrozumieniem fizycznej natury ciał niebieskich .

Od XX -go  wieku, profesjonalny astronomia tendencję do rozdzielenia na dwie dyscypliny: obserwacyjnego astronomii i astrofizyki teoretycznej . Chociaż większość astronomów wykorzystuje oba w swoich badaniach, ze względu na różne wymagane talenty, zawodowi astronomowie zwykle specjalizują się w jednej lub drugiej z tych dziedzin. Astronomia obserwacyjna zajmuje się przede wszystkim pozyskiwaniem danych, co obejmuje budowę i konserwację instrumentów oraz przetwarzanie wyników . Astrofizyka teoretyczna jest zainteresowana poszukiwaniem implikacji obserwacyjnych różnych modeli , to znaczy stara się zrozumieć i przewidzieć obserwowane zjawiska.

W Astrofizyka jest dziedziną astronomii, które określa zjawiska fizyczne dedukcji obserwując gwiazdy. Obecnie wszyscy astronomowie mają rozległe szkolenie z astrofizyki, a ich obserwacje są prawie zawsze badane w kontekście astrofizycznym. Z drugiej strony jest wielu badaczy, którzy zajmują się wyłącznie astrofizyką . Praca astrofizyków polega na analizowaniu danych z obserwacji astronomicznych i wyprowadzaniu z nich zjawisk fizycznych .

Kierunki astronomii dzielą się również na dwie inne kategorie:

Tematy według tematu

Astronomia słoneczna

Gwiazda najbardziej badane jest Słońce , typowa mała gwiazda w głównej sekwencji od typu widmowego G2V starych i około 4,6 miliarda lat. Słońce nie jest uważane za gwiazdę zmienną , ale podlega okresowym zmianom w swojej aktywności, co można zobaczyć przez plamy słoneczne . Ten słoneczny cykl fluktuacji liczby plam trwa 11 lat. Plamy słoneczne są chłodniejsze niż normalne regiony, które są związane z intensywną aktywnością magnetyczną .

The Sun jasność stale wzrasta w trakcie jego trwania. Dziś jest rzeczywiście o 40% jaśniejszy niż wtedy, gdy stał się gwiazdą w sekwencji głównej . Słońce również podlegało okresowym zmianom jasności, które miały znaczący wpływ na Ziemię . Na przykład podejrzewa się , że minimum Maundera jest przyczyną małej epoki lodowcowej, która miała miejsce w średniowieczu .

W centrum Słońca znajduje się serce, obszar, w którym temperatura i ciśnienie są wystarczające, aby umożliwić fuzję jądrową . Nad jądrem znajduje się strefa promieniowania , w której plazma przenosi przepływy energii za pomocą promieniowania . Warstwa pokrywająca strefę promieniowania tworzy strefę konwekcyjną, w której energia jest kierowana w kierunku fotosfery poprzez konwekcję , czyli fizyczne ruchy gazu. Uważa się, że ta strefa konwekcji jest źródłem aktywności magnetycznej, która generuje plamy.

Zewnętrzna powierzchnia Słońca nazywana jest fotosferą . Tuż nad tą warstwą znajduje się cienki obszar zwany chromosferą . Wreszcie korona słoneczna .

Wiatr słoneczny , strumień plazmy składa się głównie z cząstek naładowanych, ciągle „ciosy” od Słońca do heliopauzą . Współdziała z magnetosferą Ziemi, tworząc pasy Van Allena . Te światła polarne są również konsekwencją tego słonecznego wiatru.

Planetologia

Ta dziedzina planetologii zajmuje się wszystkimi planetami , księżycami , planetami karłowatymi , kometami , asteroidami i innymi ciałami krążącymi wokół Słońca; a także egzoplanety . Układ słoneczny jest stosunkowo dobrze zbadany, najpierw za pomocą teleskopów i następnie za pomocą sondy . Zapewniło to dobre ogólne zrozumienie formowania się i ewolucji tego układu planetarnego, chociaż wiele odkryć jeszcze nie zostało dokonanych.

Układ Słoneczny dzieli się na pięć części: Słońce , planety wewnętrzne , pas asteroid , planety zewnętrzne i obłok Oorta . Wszystkie planety wewnętrzne są telluryczne , to Merkury , Wenus , Ziemia i Mars . Planety zewnętrzne, gazowe olbrzymy , to Jowisz , Saturn , Uran i Neptun . Za Neptunem znajduje się Pas Kuipera i ostatecznie Obłok Oorta , który prawdopodobnie obejmuje rok świetlny .

Planety zostały uformowane przez dysk protoplanetarny, który otaczał Słońce, gdy się właśnie uformowało. W procesie łączącym przyciąganie grawitacyjne, zderzenia i akrecję dysk utworzył amalgamaty materii, które z czasem stały się protoplanetami . W tym czasie ciśnienie promieniowania wiatru słonecznego wydmuchało większość materii, która się nie zgromadziła, i tylko planety o wystarczającej masie mogły zachować swoją gazową atmosferę . Planety kontynuowały wyrzucanie pozostałej materii w okresie intensywnego bombardowania meteorytów, o czym świadczą liczne kratery znajdowane m.in. na Księżycu. W tym okresie kilka protoplanet mogło się zderzyć i zgodnie z główną hipotezą tak powstał Księżyc.

Gdy planeta osiągnie wystarczającą masę, materiały o różnych gęstościach zaczynają się od siebie oddzielać, jest to zróżnicowanie planetarne . Proces ten może tworzyć skalisty lub metaliczny rdzeń otoczony płaszczem i skorupą. Serce może zawierać obszary stałe i płynne, aw niektórych przypadkach może generować własne pole magnetyczne , które chroni planetę i jej atmosferę przed atakiem wiatru słonecznego.

Astronomia gwiazd

Badanie gwiazd i ewolucji gwiazd ma fundamentalne znaczenie dla naszego zrozumienia wszechświata. Astrofizyki gwiazd została określona poprzez obserwację i teoretycznego zrozumienia, jak również poprzez symulacje komputerowe.

Gwiazda powstaje w gęstych obszarach pyłu i gazu, znanych jako gigantyczne obłoki molekularne . Po zdestabilizowaniu fragmenty mogą zapaść się pod wpływem grawitacji, tworząc protogwiazdę . Wystarczająco gęsty i gorący region spowoduje fuzję jądrową , tworząc gwiazdę ciągu głównego .

Prawie wszystkie elementy cięższe niż wodór i hel zostały stworzone w jądrze gwiazdy.

Charakterystyki powstałej gwiazdy zależą przede wszystkim od jej masy początkowej. Im masywniejsza gwiazda, tym większa jej jasność i tym szybciej opróżni ona zapasy wodoru znajdującego się w jej jądrze. Z biegiem czasu ta rezerwa jest w pełni przekształcana w hel, a gwiazda zaczyna ewoluować . Topienie helu wymaga wyższej temperatury w jądrze, w ten sposób gwiazda powiększa się i jednocześnie jej jądro gęstnieje. Stając się czerwonym olbrzymem , nasza gwiazda zużywa swój hel. Ta faza jest stosunkowo krótka. Bardzo masywne gwiazdy mogą również przechodzić szereg faz kurczenia się, w których następuje synteza coraz cięższych pierwiastków.

Ostateczny los gwiazdy zależy od jej masy: gwiazdy, które są ponad 8 razy masywniejsze niż Słońce, mogą zapaść się w supernowe  ; podczas gdy jaśniejsze gwiazdy tworzą mgławice planetarne i ewoluują w białe karły . Z bardzo dużej gwiazdy pozostaje gwiazda neutronowa lub w niektórych przypadkach czarna dziura . Pobliskie gwiazdy podwójne mogą podążać bardziej złożonymi ścieżkami w swojej ewolucji, takimi jak transfer masy przez towarzysza białego karła, który może wywołać supernową. Ostatnie etapy życia gwiazd, w tym mgławice planetarne i supernowe, są niezbędne do rozmieszczenia metali w ośrodku międzygwiazdowym ; bez niego wszystkie nowe gwiazdy (w tym ich układy planetarne) powstałyby jedynie z wodoru i helu.

Astronomia galaktyczna

Solar System okrąża Drogę Mleczną , o przedawnieniu galaktyka spiralna , który jest ważnym członkiem Grupy Lokalnej . Jest to wirująca masa utworzona z gazu, gwiazd i innych obiektów połączonych wzajemnym przyciąganiem grawitacyjnym . Ponieważ Ziemia znajduje się w zakurzonym ramieniu zewnętrznym, wiele Drogi Mlecznej jest niewidocznych.

W centrum Drogi Mlecznej znajduje się jądro, wydłużona bańka, która według wielu astronomów jest domem dla supermasywnej czarnej dziury w jej centrum grawitacyjnym. Otoczone jest czterema głównymi ramionami spiralnymi, wychodzącymi z jądra. Jest to aktywny region galaktyki, który zawiera wiele młodych gwiazd należących do populacji II . Dysk otoczony jest sferoidalnym halo starszych gwiazd populacji I , jak również stosunkowo gęstą koncentracją gromad kulistych .

Pomiędzy gwiazdami znajduje się ośrodek międzygwiazdowy , obszar materii rozproszonej. W najgęstszych regionach obłoki molekularne utworzone głównie z wodoru cząsteczkowego przyczyniają się do powstawania nowych gwiazd . Zaczyna się od ciemnych mgławic, które zagęszczają się, a następnie zapadają (do objętości określonej przez długość Jeansa ), tworząc zwarte protogwiazdy .

Kiedy pojawiają się bardziej masywne gwiazdy, przekształcają obłok w region HII gazu i luminescencyjnej plazmy. Gwiezdny wiatr i wybuchy supernowych ostatecznie służą rozproszyć chmurę, często pozostawiając jeden lub więcej gromad otwartych . Gromady te stopniowo się rozpraszają, a gwiazdy dołączają do populacji Drogi Mlecznej.

Badania kinematyczne materii w Drodze Mlecznej wykazały, że masa jest większa niż się wydaje. W masie wydaje się dominować halo ciemnej materii , chociaż natura tej ciemnej materii pozostaje nieokreślona.

Astronomia pozagalaktyczna

Badanie obiektów znajdujących się poza naszą galaktyką jest gałęzią astronomii zajmującą się formowaniem i ewolucją galaktyk  ; ich morfologia i klasyfikacja  ; badanie galaktyk aktywnych  ; jak również przez grupy i gromady galaktyk . Są one ważne dla zrozumienia wielkoskalowych struktur Wszechświata .

Większość galaktyk jest zorganizowana w różne kształty, co pozwala na ustalenie schematu klasyfikacji. Powszechnie dzieli się je na galaktyki spiralne , eliptyczne i nieregularne .

Jak sama nazwa wskazuje, galaktyka eliptyczna ma kształt elipsy. Jego gwiazdy poruszają się po losowo wybranej orbicie bez preferowanego kierunku. Galaktyki te zawierają niewiele lub wcale nie zawierają gazu międzygwiazdowego , niewiele obszarów formowania się gwiazd i ogólnie stare gwiazdy. Gwiazdy zwykle znajdują się w jądrach gromad galaktyk, które mogą powstać z połączenia większych galaktyk.

Galaktyka spiralna jest organizowana jako obracający płaskiego dysku, zazwyczaj z widocznym żarówki lub baru w jej środku, jak i ramion spiralnych, które rozciągają się na zewnątrz. Ramiona te to pyłowe obszary formowania się gwiazd, w których masywne młode gwiazdy wytwarzają niebieski odcień. Galaktyki spiralne są zazwyczaj otoczone halo starszych gwiazd. Droga Mleczna i Galaktyka Andromedy są galaktyki spiralne.

Te nieregularne galaktyki są chaotyczne w wyglądzie, a nie są ani spirali ani eliptyczne. Około jedna czwarta galaktyk jest nieregularna. Konkretny kształt może być wynikiem oddziaływania grawitacyjnego .

Aktywna galaktyka jest strukturą, w której znaczna część energii emituje on nie pochodzi z jego gwiazd, gazu i pyłu. Ten typ galaktyki jest zasilany przez zwarty obszar w swoim jądrze, zwykle supermasywną czarną dziurę , która, jak się uważa, emituje promieniowanie z połykanych przez siebie materiałów.

Radiogalaxy jest aktywnym Galaxy, który jest bardzo jasne w domenie radiowej z widma elektromagnetycznego, i która wytwarza olbrzymie płaty gazu . Aktywne galaktyki emitujące promieniowanie o wysokiej energii obejmują galaktyki Seyferta , kwazary i blazary . Kwazary wydają się być najjaśniejszymi obiektami w znanym wszechświecie .

Wielkie struktury kosmosu reprezentowane są przez grupy i gromady galaktyk . Struktura ta jest zorganizowana w sposób hierarchiczny, z których największymi znanymi do tej pory są supergromady . Wszystko układa się we włókna i ściany, pozostawiając między nimi ogromne puste obszary.

Kosmologia

Kosmologia (the Greek κοσμος „świat, wszechświat” i λογος „słowo, studium”) można uznać za badanie wszechświata jako całości.

Obserwacje budowy Wszechświata na dużą skalę , gałęzi zwanej kosmologią fizyczną , pozwoliły na głębokie zrozumienie powstawania i ewolucji kosmosu. Dobrze przyjęta teoria Wielkiego Wybuchu ma fundamentalne znaczenie dla współczesnej kosmologii, która mówi, że wszechświat powstał jako pojedynczy punkt, a następnie rozrósł się przez 13,7 miliarda lat do obecnego stanu. Koncepcję Wielkiego Wybuchu można prześledzić od odkrycia kosmicznego rozproszonego tła w 1965 roku .

W tym procesie ekspansji wszechświat przeszedł kilka etapów ewolucji. Na samym początku nasze obecne teorie pokazują niezwykle szybką kosmiczną inflację , która ujednoliciła warunki wyjściowe. Następnie pierwotna nukleosynteza wytworzyła elementy budulcowe nowo narodzonego wszechświata.

Kiedy powstały pierwsze atomy , przestrzeń stała się przezroczysta dla promieniowania, uwalniając w ten sposób energię, widzianą dziś przez kosmiczne, rozproszone tło . Ekspansja wszechświata wtedy doświadczył Dark Age powodu braku źródeł energii gwiazd.

Hierarchiczna struktura materii zaczęła się formować z drobnych różnic w gęstości materii. Materia następnie gromadziła się w najgęstszych regionach, tworząc obłoki gazu międzygwiazdowego i pierwsze gwiazdy . Te masywne gwiazdy uruchomiły następnie proces rejonizacji i wydają się być źródłem powstania wielu ciężkich pierwiastków młodego wszechświata.

Grawitacyjne pakiecie materia we włókna, pozostawiając ogromne pustych obszarów w szczelinach. Stopniowo pojawiły się organizacje gazu i pyłu, które uformowały pierwsze prymitywne galaktyki . Z biegiem czasu przyciągały one więcej materii i często organizowały się w gromady galaktyk , a następnie w supergromady .

Istnienie ciemnej materii i ciemnej energii ma fundamentalne znaczenie dla budowy wszechświata. Obecnie uważa się, że są one dominującymi składnikami, tworzącymi 96% gęstości wszechświata. Z tego powodu wiele wysiłku wkłada się w odkrycie składu i fizyki rządzącej tymi pierwiastkami.

Dyscypliny według rodzaju obserwacji

W astronomii informacje pochodzą głównie z detekcji i analizy światła widzialnego lub innej fali elektromagnetycznej . Astronomia obserwacji można podzielić w zależności od zaobserwowanych regiony widma elektromagnetycznego . Niektóre części widma można obserwować z powierzchni Ziemi , podczas gdy inne można zaobserwować tylko na dużych wysokościach lub nawet w kosmosie. Szczegółowe informacje na temat tych pododdziałów podano poniżej.

Radioastronomia

RAS studia promieniowanie o długości fal większych niż milimetra . Radioastronomia różni się od innych form obserwacji astronomicznych tym, że fale radiowe są traktowane bardziej jak fale niż dyskretne fotony . Łatwiej jest zmierzyć amplitudę i fazę fal radiowych niż fal o krótszych długościach.

Chociaż niektóre fale radiowe są wytwarzane przez niektóre obiekty astronomiczne jako emisje termiczne , większość emisji radiowych obserwowanych z Ziemi jest postrzegana jako promieniowanie synchrotronowe , które powstaje, gdy elektrony oscylują wokół pól magnetycznych . Ponadto w domenie radiowej można zaobserwować pewną liczbę linii widmowych wytworzonych przez gaz międzygwiazdowy , w szczególności linię wodoru w odległości 21  cm .

W falach radiowych można zaobserwować wiele różnych obiektów, w tym supernowe , gaz międzygwiazdowy , pulsary i aktywne jądra galaktyk .

Astronomia w podczerwieni

Astronomia podczerwieni zajmuje się wykrywaniem i analizą promieniowania podczerwonego (długości fal dłuższe niż światła czerwonego ). Z wyjątkiem długości fal bliskich światłu widzialnemu , promieniowanie podczerwone jest silnie pochłaniane przez atmosferę  ; z drugiej strony wytwarza znaczne emisje podczerwieni. Dlatego obserwatoria na podczerwień muszą znajdować się na bardzo wysokich i suchych miejscach lub w kosmosie.

Astronomia w podczerwieni jest szczególnie przydatna do obserwacji obszarów galaktycznych otoczonych pyłem oraz do badań gazów molekularnych . Wyszukiwany w ramach obserwacji zimnych obiektów (poniżej kilkuset Kelvinów ) jest zatem również przydatny do obserwacji atmosfer planetarnych .

Wśród obserwatoriów na podczerwień wymienić można teleskopy kosmiczne Spitzera i Herschela .

Astronomia optyczna

Historycznie astronomia optyczna, znana również jako astronomia światła widzialnego , jest najstarszą formą astronomii. Pierwotnie obrazy optyczne były rysowane ręcznie. Pod koniec XIX -go  wieku i przez większą część XX th  century, zdjęcia zostały wykonane przy użyciu sprzętu fotograficznych . Nowoczesne obrazy są wytwarzane przy użyciu detektorów cyfrowych, zwłaszcza kamer CCD . Chociaż samo światło widzialne waha się od około 4000  Å do 7000  Å (400 do 700  nm ), ten sam sprzęt może być używany do obserwacji w bliskim ultrafiolecie i bliskiej podczerwieni.

W rzeczywistości atmosfera nie jest całkowicie przezroczysta dla światła widzialnego. Rzeczywiście, obrazy uzyskane na Ziemi w tych długościach fal cierpią na zniekształcenia spowodowane turbulencjami atmosferycznymi. To właśnie to zjawisko odpowiada za migotanie gwiazd. Zdolność rozdzielczą a także teoretyczny ograniczając wielkość naziemnej teleskopu są więc zmniejszone z powodu tych samych zakłóceń. Aby rozwiązać ten problem, konieczne jest zatem opuszczenie ziemskiej atmosfery. Inne rozwiązanie, optyka adaptacyjna , również pomaga zmniejszyć utratę jakości obrazu.

Astronomia ultrafioletowa

Astronomia ultrafioletowa odnosi się do obserwacji przy długościach fal odpowiadających ultrafioletowi, to znaczy między ~100 a 3200  Å (10 do 320  nm ). Światło o tych długościach jest pochłaniane przez atmosferę ziemską, dlatego obserwacje tych długości fal prowadzone są z górnych warstw atmosfery lub z kosmosu. Ultraviolet astronomia najlepiej nadaje się do obserwacji promieniowania cieplnego i linii widmowych z gorących niebieskich gwiazdek ( gwiazdkowych OB ), które są bardzo jasne w tej dziedzinie. Obejmuje to niebieskie gwiazdy innych galaktyk, które były celem kilku badań na ten temat. W promieniowaniu UV często obserwuje się również inne obiekty , takie jak mgławice planetarne , pozostałości po supernowych czy aktywne jądra galaktyk . Jednak światło ultrafioletowe jest łatwo absorbowane przez pył międzygwiazdowy , więc pomiary muszą być skorygowane o ekstynkcję.

Astronomia rentgenowska

Astronomia rentgenowska jest badania obiektów kosmicznych w paśmie odpowiadającym promieni X , to jest od około 0,1 do 100  nm (od 0,01 do 10  nm ). Zwykle przedmioty wydzielające promieniowanie rentgenowskie jako emisji synchrotronowych (produkowany przez elektrony oscylacyjne wokół tej linii w polu magnetycznym ), emisję ciepła z drobnych gazów (zwanych ciągła promieniowania hamowania ), która jest wyższa niż 10 7  stopniach Kelvina i emisję termicznego z grubych gazy (o nazwie promieniowanie ciała doskonale czarnego ) , którego temperatura jest wyższa niż 10 7  K . Ponieważ promieniowanie rentgenowskie jest pochłaniane przez ziemską atmosferę, wszystkie obserwacje rentgenowskie muszą być wykonywane przez balony, rakiety lub statki kosmiczne znajdujące się na dużej wysokości . Wśród godnych uwagi źródeł promieniowania rentgenowskiego możemy wymienić układy podwójne X , pulsary , cięcie supernowej , galaktyki eliptyczne lub aktywne oraz gromady galaktyk .

Astronomia promieni gamma

Te promienie gamma astronomia dla mniejszych długościach fal widma elektromagnetycznego . Te promienie gamma może być bezpośrednio obserwowane przez satelity , takie jak Monitorowania Compton gamma .

Do pozostałości supernowych , w pulsarach oraz centrum Galaktyki przykłady źródeł promieniowania gamma, w sposób Mlecznej a blazary (podkategorii aktywnych galaktyk ) są główną klasą źródeł promieniowania pozagalaktycznych. Wreszcie rozbłyski gamma tworzą również dużą populację przejściowych źródeł, które można zaobserwować w tym reżimie energii świetlnej.

Astronomia grawitacyjna

Grawitacyjne astronomia lub Astronomia fal grawitacyjnych , to gałąź astronomii że przestrzega ciał niebieskich dzięki fal grawitacyjnych lub małych perturbacji w czasoprzestrzeni rozprzestrzenia się w przestrzeni i mogą być wykryte w dużej skali pomocy interferometru.

Do tej pory wykryto łącznie 6 źródeł fal grawitacyjnych, wszystkie powstałe w wyniku fuzji zwartych ciał niebieskich: fuzji dwóch czarnych dziur ( GW150914 ) oraz fuzji dwóch gwiazd neutronowych .

Astronomia neutrin

Astronomia neutrin jest gałęzią astronomii zajmującą się badaniem obiektów niebieskich zdolnych do wytwarzania neutrin o bardzo wysokich energiach (rzędu kilkuset TeV do kilku PeV).

Nauki interdyscyplinarne

Astronomia i astrofizyka wypracowały ważne powiązania z innymi dziedzinami badań naukowych, a mianowicie:

Astronomia amatorska

Astronomowie amatorzy obserwują rozmaite ciała niebieskie, korzystając ze sprzętu, który czasem sami konstruują . Najczęstszymi celami astronomów amatorów są Księżyc , planety , gwiazdy , komety , roje meteorów , a także obiekty głębokiego nieba, takie jak gromady gwiazd , galaktyki i mgławice . Jedną z gałęzi astronomii amatorskiej jest astrofotografia , która polega na fotografowaniu nocnego nieba. Niektórzy amatorzy lubią specjalizować się w obserwowaniu określonego typu obiektów.

Większość amatorów obserwuje niebo na widzialnych długościach fal, ale mniejszość pracuje z promieniowaniem spoza zakresu widzialnego. Obejmuje to użycie filtrów podczerwieni w konwencjonalnych teleskopach lub użycie radioteleskopów. Pionierem amatorskiej radioastronomii był Karl Jansky, który rozpoczął obserwacje nieba na falach radiowych w latach 30. XX wieku . Wielu hobbystów używa samodzielnie wykonanych teleskopów lub teleskopów, które pierwotnie zostały zbudowane do badań astronomicznych, ale są teraz dla nich otwarte (np. Teleskop One-Mile ).

Pewien margines astronomii amatorskiej nadal rozwija astronomię. W rzeczywistości jest to jedna z niewielu nauk, w których amatorzy mogą znacząco wnieść swój wkład . Potrafią wykonać obliczenia okultacyjne, które są wykorzystywane do określenia orbit mniejszych planet. Mogą również odkrywać komety, dokonywać regularnych obserwacji gwiazd podwójnych lub wielokrotnych. Postępy w technologii cyfrowej pozwoliły entuzjastom poczynić imponujące postępy w dziedzinie astrofotografii.

Uwagi i referencje

  1. Couderc 1996 , s.  7.
  2. Mueller-Jourdan 2007 , s.  74.
  3. Księga IV, 7, 5.
  4. Ksenofont 1967 , s.  412.
  5. Thomas Samuel Kuhn , Struktura rewolucji naukowych , 1962.
  6. Johansson Sverker, „  The Solar FAQ  ” , Archiwum Talk.Origins,27 lipca 2007 r.(dostęp 11 sierpnia 2006 ) .
  7. (w) Lerner & K. Lee Lerner, Brenda Wilmoth, „  Problemy środowiskowe: podstawowe źródła podstawowe.  " Thomson Gale,2006(dostęp 11 września 2006 ) .
  8. (w) Pogge, Richard W., „  The Once & Future Sun  ” , New Vistas in Astronomy” ,1997(dostęp 7 grudnia 2005 ) .
  9. (w) DP Stern, Pan Peredo, „  Eksploracja magnetosfery Ziemi  ” , NASA,28 września 2004 r.(dostęp 22 sierpnia 2006 ) .
  10. (w) JF Bell III, licencjat i MS Campbell Robinson, Teledetekcja dla nauk o Ziemi: Podręcznik teledetekcji , Wiley,2004, 3 e  wyd. ( przeczytaj online ).
  11. (w) E. Grayzeck, DR Williams, „  Nauka księżycowa i planetarna  ” , NASA,11 maja 2006 r.(dostęp 21 sierpnia 2006 ) .
  12. (w) Roberge Aki, „  Planetarne Formation and Our Solar System  ” , The Carnegie Institute of Washington Department of Terrestrial Magnetism,5 maja 1997 r.(dostęp 11 sierpnia 2006 ) .
  13. (w) Roberge Aki, „  Planety po uformowaniu  ” , Departament Magnetyzmu Ziemskiego,21 kwietnia 1998(dostęp 23 sierpnia 2006 ) .
  14. (w) „  Stellar Evolution & Death  ” , NASA Observatorium (dostęp 8 czerwca 2006 ) .
  15. (w) Jean Audouze i Guy Israel (tłum .  z francuskiego), The Cambridge Atlas of Astronomy , Cambridge/Nowy Jork/Melbourne, Cambridge University Press,1994, 3 e  wyd. , 470  pkt. ( ISBN  978-0-521-43438-6 , informacja BNF n O  FRBNF37451098 ).
  16. (w) Ott Thomas, „  Centrum Galaktyki  ” Max-Planck-Institut für Physik Extraterrestrische,24 sierpnia 2006(dostęp 8 września 2006 ) .
  17. (w) Danny R. Faulkner , „  Rola typów gwiezdnej populacji w dyskusji o ewolucji gwiazd  ” , Kwartalnik CRS , tom.  30, n o  1,1993, s.  174-180 ( czytane online , konsultowane 8 września 2006 ).
  18. (w) Hanes Dave, „  Gwiezdna formacja; The Interstellar Medium  ” , Queen's University,24 sierpnia 2006(dostęp 8 września 2006 ) .
  19. (w) Sidney van den Bergh, „  Wczesna historia ciemnej materii  ” , Publikacje Towarzystwa Astronomicznego Pacyfiku , tom.  111,1999, s.  657-660 ( czytaj online ).
  20. (w) Keel Bill, „  Klasyfikacja galaktyk  ” , Uniwersytet Alabama,1 st sierpień 2006(dostęp 8 września 2006 ) .
  21. (w) „  Aktywne galaktyki i kwazary  ” , NASA (dostęp 8 września 2006 ) .
  22. (w) Michael Zeilik , Astronomy: The Evolving Universe , Cambridge (Wielka Brytania), Wiley,2002, 8 th  ed. , 552  s. ( ISBN  978-0-521-80090-7 , zawiadomienie BNF n o  FRBNF38807876 , prezentacja on-line ).
  23. (w) Hinshaw Gary, „  Kosmologia 101: Badanie Wszechświata  ” , NASA WMAP13 lipca 2006(dostęp 10 sierpnia 2006 ) .
  24. (w) "  Galax Clusters and Large-Scale Structure  " , University of Cambridge (dostęp 8 września 2006 ) .
  25. (w) Preuss Paul, „  Dark Energy Fills the Cosmos  ” , Departament Energii Stanów Zjednoczonych, Berkeley Lab (dostęp 8 września 2006 ) .
  26. (w) "  Widmo Elektromagnetyczne  " , NASA ( dostęp 8 września 2006 ) .
  27. (i) Cox (red.), Astrophysical Ilości Allen , New York, Springer-Verlag,2000, 719  s. ( ISBN  978-0-387-98746-0 , prezentacja online ).
  28. (en) FH Shu, Fizyczny Wszechświat: Wprowadzenie do astronomii , Mill Valley, California, University Science Books,1982, 584  s. ( ISBN  978-0-935702-05-7 , prezentacja online ).
  29. (en) P. Moore, Philip's Atlas of the Universe , Wielka Brytania, George Philis Limited,1997( ISBN  978-0-540-07465-5 ).
  30. (w) Uwolnienia danych dla obserwowanych stanów nieustalonych , Centrum Otwartej Nauki o Falach Grawitacyjnych, LIGO .
  31. (w) „  The American Meteor Society  ” (dostęp 24 sierpnia 2006 )
  32. Jerry Lodriguss, „  Catching the Light: Astrophotography  ” (dostęp 24 sierpnia 2006 ) .
  33. (w) F. Ghigo, „  Karl Jansky i odkrycie kosmicznych fal radiowych  ” , National Radio Astronomy Observatory,7 lutego 2006(dostęp 24 sierpnia 2006 )
  34. (w) "  Cambridge Amateur Radio Astronomers  " (dostęp 24 sierpnia 2006 ) .
  35. (w) „  The International Ocultation Timing Association  ” (dostęp 24 sierpnia 2006 )
  36. (w) „  Edgar Wilson Award  ” , Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (dostęp 24 sierpnia 2006 )
  37. (w) „  Amerykańskie Stowarzyszenie Obserwatorów Gwiazd Zmiennych  ” , AAVSO (dostęp 24 sierpnia 2006 ) .

Bibliografia

Zobacz również

Powiązane artykuły

Ogólne artykuły o astronomii Chronologie w astronomii Instrumenty i techniki astronomiczne Inni