Znanost o astronomija odnosi se na predmete i događaje u svemiru. To se kreće od zvijezde i planeti do galaksije, tamna materija, i tamna energija. Povijest astronomije ispunjena je pričama o otkrivanju i istraživanju, počevši od najranijih ljudi koji su gledali u nebo i nastavljali se kroz stoljeća do danas. Današnji astronomi koriste složene i sofisticirane strojeve i softver kako bi naučili sve o tome formiranje planeta i zvijezda do sudara galaksija i formiranje prvih zvijezda i planeta. Pogledajmo samo nekoliko mnogih predmeta i događaja koje proučavaju.
Daleko, neka od najuzbudljivijih astronomskih otkrića su planete oko drugih zvijezda. Oni se zovu egzoplaneta, a čini se da se formiraju u tri "okusa": zemaljskim (stjenovitim), plinskim divovima i plinskim "patuljcima". Kako to astronomi znaju? Keplerova misija za pronalaženje planeta oko drugih zvijezda otkrila je tisuće planeta kandidata u samo obližnjem dijelu naše galaksije. Kad ih pronađu, promatrači nastavljaju proučavati ove kandidate pomoću drugih svemirskih ili zemaljskih teleskopa i specijaliziranih instrumenata koji se zovu spektroskopi.
Kepler pronalazi egzoplanete tražeći zvijezdu koja se zatamnjuje dok planet prolazi ispred nje s našeg gledišta. To nam govori veličina planeta na osnovu koliko zvijezda blokira. Da bismo odredili sastav planeta, moramo znati njegovu masu, tako da se može izračunati njegova gustoća. Stjenovita planeta bit će mnogo gušća od plinovitog diva. Nažalost, što je planeta manja, to je teže izmjeriti njenu masu, posebno za nejasne i daleke zvijezde koje je ispitivao Kepler.
Astronomi su izmjerili količinu elemenata težiju od vodika i helija, koje astronomi kolektivno nazivaju metalima, u zvijezdama s kandidatima za egzoplanet. Budući da se zvijezda i njeni planeti tvore iz istog diska materijala, metalnost zvijezde odražava sastav protoplanetarnog diska. Uzimajući u obzir sve ove čimbenike, astronomi su došli do ideje o tri "osnovne vrste" planeta.
Dva svijeta koja okružuju zvijezdu Kepler-56 namijenjena su zvjezdanoj propasti. Astronomi koji su proučavali Kepler 56b i Kepler 56c otkrili su da će za oko 130 do 156 milijuna godina ove planete progutati njihova zvijezda. Zašto će se to dogoditi? Kepler-56 postaje a crvena divovska zvijezda. Kako stare, razbuktalo se do oko četiri puta veće veličine Sunca. Ovo će se širenje starijih godina nastaviti, a na kraju će zvijezda progutati dva planeta. Treći planet koji orbitira oko ove zvijezde će preživjeti. Ostala dva će se zagrijati, rastezati ih gravitacijskim potezom zvijezde, a njihove će atmosfere kihati. Ako mislite da vam to zvuči izvanzemaljsko, sjetite se: naših unutarnjih svjetova Sunčev sustav suočiti će se s tom istom sudbinom za nekoliko milijardi godina. Sustav Kepler-56 prikazuje nam sudbinu vlastitog planeta u dalekoj budućnosti!
U dalekom svemiru astronomi gledaju kao četvorica nakupine galaksija sudaraju jedni s drugima. Uz miješanje zvijezda, radnja oslobađa i ogromne količine rendgenske i radio emisije. Zemljinu orbitu Hubble svemirski teleskop (HST) i Opservatorij Chandra, zajedno sa Vrlo velik niz (VLA) u Novom Meksiku proučavali su ovu scenu kosmičkog sudara kako bi pomogli astronomima da razumiju mehaniku onoga što se događa kad se klasteri galaksija sruše jedan na drugog.
HST slika tvori pozadinu ove složene slike. Rendgenska emisija koju je otkrio Chandra je u plavoj boji, a radio emisija koju vidi VLA je u crvenoj boji. X-zrake prate postojanje vrućeg, gipkog plina koji prožima regiju u kojoj se nalaze nakupine galaksije. Velika, neobično crvena značajka u središtu vjerojatno je regija u kojoj su šokovi uzrokovani sudari su ubrzavajuće čestice koje tada stupaju u interakciju s magnetskim poljem i emitiraju radio valovi. Izravni, izduženi radio-zračni objekt je galaksija prednjeg plana čija središnja crna rupa ubrzava mlazove čestica u dva smjera. Crveni objekt odozdo lijevo je radio galaksija koja vjerojatno pada u klaster.
Tamo se nalazi galaksija, nedaleko od Mliječnog puta (30 milijuna svjetlosnih godina, tik do susjedne kozmičke udaljenosti), nazvanog M51. Možda ste je čuli kako se zove Whirlpool. To je spirala, slična našoj galaksiji. Od Mliječnog puta se razlikuje po tome što se sudara s manjim pratiteljem. Djelovanje spajanja pokreće valove formiranja zvijezda.
U nastojanju da razumiju više o regijama koje stvaraju zvijezde, crnim rupama i drugim fascinantnim mjestima, astronomi su koristili Rendgenski opservatorij Chandra skupiti rendgenske emisije koje dolaze iz M51. Ova slika prikazuje ono što su vidjeli. To je sastav slike vidljive svjetlosti prekrivene rendgenskim podacima (u ljubičastoj boji). Većina izvora rendgenskih zraka Chandra pila su rendgenski binarni snimci (XRB). To su parovi objekata gdje kompaktna zvijezda, poput neutronske zvijezde ili, rjeđe, crna rupa, bilježi materijal iz orbite zvijezde. Materijal ubrzava intenzivno gravitacijsko polje kompaktne zvijezde i zagrijava se na milijune stupnjeva. To stvara sjajan izvor rendgenskih zraka. Chandra opažanja otkrivaju da je najmanje deset XRB-ova u M51 dovoljno svijetlo da sadrže crne rupe. U osam od tih sustava crne su rupe vjerojatno hvatanje materijala iz pratećih zvijezda koje su mnogo masivnije od Sunca.
Najmasivnija novonastala zvijezda koja se stvara kao odgovor na nadolazeće sudare živjet će brzo (samo nekoliko milijuna godina), umrijeti mladi i kolabirati u obliku neutronskih zvijezda ili crnih rupa. Većina XRB-ova koji sadrže crne rupe u M51 nalazi se u blizini područja u kojima se zvijezde formiraju, što pokazuje njihovu povezanost sa sudbonosnim galaktičkim sudarom.
Gdje god astronomi pogledaju u svemir, pronalaze galaksije koliko mogu vidjeti. Ovo je najnoviji i najživopisniji pogled u daleki svemir, koji je napravio Hubble svemirski teleskop.
Najvažniji ishod ove prekrasne slike, koja je sastavni dio izloženosti u 2003. i 2012. s napredna kamera za ankete i širokokutna kamera 3, je da pruža vezu koja nedostaje u zvijezdi formacija.
Astronomi su prethodno proučavali Hubbleovo ultra duboko polje (HUDF), koje pokriva mali dio prostora vidljivog iz zviježđa Fornax na južnoj hemisferi, u vidljivoj i blizu infracrvenoj svjetlosti. Studija ultraljubičastog svjetla u kombinaciji sa svim ostalim raspoloživim valnim duljinama daje sliku onog dijela neba koji sadrži oko 10 000 galaksija. Najstarije galaksije na slici izgledaju kao da bi bile samo nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska (događaj koji je započeo širenje prostora i vremena u našem svemiru).
Ultraljubičasto svjetlo je važno za gledanje unatrag, jer dolazi od najtoplijih, najvećih i najmlađih zvijezda. Promatrajući ove valne duljine, istraživači dobivaju izravan pogled na to koje galaksije formiraju zvijezde i gdje se zvijezde formiraju unutar tih galaksija. Također im omogućuje da razumiju kako su galaksije vremenom rasle, iz malih zbirki vrućih mladih zvijezda.