La science de astronomie se préoccupe des objets et des événements dans l'univers. Cela va de étoiles et planètes à galaxies, matière noire, et énergie noire. L'histoire de l'astronomie est remplie d'histoires de découverte et d'exploration, en commençant par les premiers humains qui ont regardé le ciel et en continuant à travers les siècles jusqu'à nos jours. Les astronomes d'aujourd'hui utilisent des machines et des logiciels complexes et sophistiqués pour tout savoir de la formation de planètes et d'étoiles aux collisions de galaxies et à la formation des premières étoiles et planètes. Jetons un coup d'œil à quelques-uns des nombreux objets et événements qu'ils étudient.
De loin, certaines des découvertes les plus passionnantes de l'astronomie sont des planètes autour d'autres étoiles. Ils sont appelés exoplanètes, et ils semblent se former en trois "saveurs": terrestres (rocheuses), géantes gazeuses et "naines" gazeuses. Comment les astronomes savent-ils cela? La mission Kepler de trouver des planètes autour d'autres étoiles a découvert des milliers de candidats à la planète dans la partie voisine de notre galaxie. Une fois qu'ils sont trouvés, les observateurs continuent d'étudier ces candidats à l'aide d'autres télescopes spatiaux ou au sol et d'instruments spécialisés appelés spectroscopes.
Kepler trouve des exoplanètes en cherchant une étoile qui s'assombrit au fur et à mesure qu'une planète passe devant elle de notre point de vue. Cela nous indique la taille de la planète en fonction de la quantité de lumière stellaire qu'elle bloque. Pour déterminer la composition de la planète, nous devons connaître sa masse, afin que sa densité puisse être calculée. Une planète rocheuse sera beaucoup plus dense qu'une géante gazeuse. Malheureusement, plus une planète est petite, plus il est difficile de mesurer sa masse, en particulier pour les étoiles sombres et lointaines examinées par Kepler.
Les astronomes ont mesuré la quantité d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium, que les astronomes appellent collectivement les métaux, dans les étoiles avec des candidats exoplanètes. Puisqu'une étoile et ses planètes se forment à partir du même disque de matière, la métallicité d'une étoile reflète la composition du disque protoplanétaire. Compte tenu de tous ces facteurs, les astronomes ont eu l'idée de trois "types de base" de planètes.
Deux mondes en orbite autour de l'étoile Kepler-56 sont destinés au destin stellaire. Les astronomes étudiant Kepler 56b et Kepler 56c ont découvert que dans environ 130 à 156 millions d'années, ces planètes seront englouties par leur étoile. Pourquoi est-ce que ça va arriver? Kepler-56 devient un étoile géante rouge. En vieillissant, il a gonflé jusqu'à environ quatre fois la taille du Soleil. Cette expansion de la vieillesse se poursuivra et, finalement, l'étoile engloutira les deux planètes. La troisième planète en orbite autour de cette étoile survivra. Les deux autres s'échaufferont, étirés par l'attraction gravitationnelle de l'étoile, et leurs atmosphères s'évaporeront. Si vous pensez que cela semble étranger, souvenez-vous: les mondes intérieurs système solaire sera confronté à ce même sort dans quelques milliards d'années. Le système Kepler-56 nous montre le sort de notre propre planète dans un avenir lointain!
Dans un univers lointain, les astronomes regardent quatre amas de galaxies entrer en collision les uns avec les autres. En plus de mélanger les étoiles, l'action libère également d'énormes quantités d'émissions de rayons X et de radio. La Terre en orbite Le télescope spatial Hubble (TVH) et Observatoire de Chandra, avec le Très grand tableau (VLA) au Nouveau-Mexique ont étudié cette scène de collision cosmique pour aider les astronomes à comprendre la mécanique de ce qui se passe lorsque des amas de galaxies se percutent.
le TVH l'image forme l'arrière-plan de cette image composite. L'émission de rayons X détectée par Chandra est en bleu et l'émission radio vue par le VLA est en rouge. Les rayons X retracent l'existence de gaz chauds et ténus qui imprègnent la région contenant les amas de galaxies. La grande caractéristique rouge de forme étrange au centre est probablement une région où les chocs causés par la les collisions accélèrent des particules qui interagissent ensuite avec les champs magnétiques et émettent la radio vagues. L'objet radio-émetteur droit et allongé est une galaxie de premier plan dont le trou noir central accélère les jets de particules dans deux directions. L'objet rouge en bas à gauche est une radio galaxie qui tombe probablement dans l'amas.
Il y a une galaxie là-bas, pas trop loin de la Voie lactée (30 millions d'années-lumière, juste à côté à une distance cosmique) appelée M51. Vous l'avez peut-être entendu appeler Whirlpool. C'est une spirale, semblable à notre propre galaxie. Elle diffère de la Voie lactée en ce qu'elle entre en collision avec un petit compagnon. L'action de la fusion déclenche des vagues de formation d'étoiles.
Afin de mieux comprendre ses régions de formation d'étoiles, ses trous noirs et d'autres lieux fascinants, les astronomes ont utilisé le Observatoire aux rayons X de Chandra pour recueillir les émissions de rayons X provenant du M51. Cette image montre ce qu'ils ont vu. Il s'agit d'un composite d'une image de lumière visible recouverte de données de rayons X (en violet). La plupart des sources de rayons X Chandra vu sont des binaires à rayons X (XRB). Ce sont des paires d'objets où une étoile compacte, telle qu'une étoile à neutrons ou, plus rarement, un trou noir, capture le matériau d'une étoile compagnon en orbite. Le matériau est accéléré par le champ gravitationnel intense de l'étoile compacte et chauffé à des millions de degrés. Cela crée une source lumineuse de rayons X. le Chandra les observations révèlent qu'au moins dix des XRB du M51 sont suffisamment brillants pour contenir des trous noirs. Dans huit de ces systèmes, les trous noirs capturent probablement du matériel provenant d'étoiles compagnes qui sont beaucoup plus massives que le Soleil.
La plus massive des étoiles nouvellement formées créées en réponse aux collisions à venir vivra rapidement (seulement quelques millions d'années), mourra jeune et s'effondrera pour former des étoiles à neutrons ou des trous noirs. La plupart des XRB contenant des trous noirs dans M51 sont situés à proximité de régions où les étoiles se forment, montrant leur lien avec la collision galactique fatidique.
Partout où les astronomes regardent dans l'univers, ils trouvent galaxies à perte de vue. Ceci est le regard le plus récent et le plus coloré sur l'univers lointain, réalisé par le Le télescope spatial Hubble.
Le résultat le plus important de cette magnifique image, qui est un composite des expositions prises en 2003 et 2012 avec la caméra avancée pour les levés et la caméra grand champ 3, c'est qu'elle fournit le lien manquant dans l'étoile formation.
Les astronomes ont précédemment étudié le champ ultra-profond Hubble (HUDF), qui couvre une petite partie de l'espace visible de la constellation de l'hémisphère sud Fornax, en lumière visible et proche infrarouge. L'étude de la lumière ultraviolette, combinée à toutes les autres longueurs d'onde disponibles, fournit une image de cette partie du ciel qui contient environ 10 000 galaxies. Les galaxies les plus anciennes de l'image ressemblent à quelques centaines de millions d'années après le Big Bang (l'événement qui a commencé l'expansion de l'espace et du temps dans notre univers).
La lumière ultraviolette est importante pour regarder en arrière jusqu'à présent, car elle provient des étoiles les plus chaudes, les plus grandes et les plus jeunes. En observant à ces longueurs d'onde, les chercheurs ont un aperçu direct des galaxies qui forment des étoiles et de l'endroit où les étoiles se forment au sein de ces galaxies. Il leur permet également de comprendre comment les galaxies se sont développées au fil du temps, à partir de petites collections de jeunes étoiles chaudes.