# Astronomija

Maglina Rak slikana teleskopom Habl.
**Astronomija** (starogrčki: *αστρον* + *νόμος* i u prevodu znači *zakon zvezda*) je nauka koja proučava objekte i pojave izvan Zemlje i njene atmosfere. Ona proučava poreklo, razvoj, fizička i hemijska svojstva, kretanje, kao i procese koji se odvijaju na nebeskim telima (kao što su planete, zvezde, zvezdani sistemi, galaksije...), pojave kao što je kosmičko pozadinsko zračenje, i nastanak, razvoj i sudbinu svemira. Osobe koje se bave astronomijom zovu se astronomi.

Astronomija je jedna od najstarijih nauka. Astronomi ranih civilizacija izvodili su planska zapažanja o noćnom nebu, a astronomski artefakti su pronađeni i iz mnogo ranijeg perioda. Međutim, bilo je potrebno otkriće teleskopa pre nego što je astronomija mogla da se razvije u savremenu nauku. Istorijski gledano, astronomija je uključivala raznovrsne discipline kao što su astrometrija, nebeska navigacija, posmatračka astronomija, izrada kalendara, pa čak i astrologija, ali profesionalna astronomija se danas često poistovećuje sa astrofizikom. Od 20. veka, profesionalna astronomija je podeljena na posmatračke i teorijske grane. Posmatračka astronomija usmerena je na sticanje i analiziranje podataka, uglavnom korišćenjem osnovnih principa fizike. Teorijska astronomija je usmerena prema razvoju računarskih ili analitičkih modela za opisivanje astronomskih objekata i pojava. Dva polja dopunjuju jedno drugo, tako da teorijska astronomija nastoji objasniti rezultate posmatranja, a posmatranja se koriste se za potvrdu teorijskih rezultata.

Astronomija se mora razlikovati od astrologije koja je pseudonauka o predviđanju ljudske sudbine posmatranjem putanja zvezda i planeta. Iako dva polja dele zajedničko poreklo i deo metodologije (naime, korišćenje efemerida), ona su različita.

Astronomi amateri su doprineli mnogim važnim astronomskim otkrićima, i astronomija je jedna od preostalih nauka u kojoj amateri još uvek mogu igrati aktivnu ulogu, posebno u otkrivanju i posmatranju prolaznih pojava.

## Leksikologija

Reč *astronomija* bukvalno znači *zakon zvezda* ili, zavisno o prevodu, *kultura zvezda*, i izvedena je iz grčkog αστρονομία, *astronomia*, koja je nastala od reči άστρον (*astron* — zvezda) i νόμος (*nomos* — zakon ili kultura).

### Upotreba izraza *astronomija* i *astrofizika*

Uopšteno, u današnje vreme, bilo pojam *astronomija* bilo *astrofizika* može se koristiti za ovu temu. Prema rečničkoj definiciji, *astronomija* se odnosi na „proučavanje materije i tela van Zemljine atmosfere i njihovih fizičkih i hemijskih svojstava“, a *astrofizika* se odnosi na granu astronomije koja se bavi „ponašanjem, fizičkim svojstvima i dinamičkim procesima nebeskih objekata i pojava“. Ponekad, kao u uvodu udžbenika *Fizički svemir* (engleski: *The Physical Universe*) Frenka Šua, *astronomija* se koristi za opisivanje kvalitativnog proučavanja teme, dok se *astrofizika* koristi za opisivanje dela nauke orijentisanog na fiziku. No, pošto se većina modernih astronomskih istraživanja bavi temama vezanim za fiziku, moderna astronomija može se u stvari nazvati i astrofizikom, iako je pojam astronomija u značenju širi od pojma astrofizika, i podrazumeva više oblasti, kao što su na primer astrometrija, nebeska mehanika, kosmologija, pa i neke multidisciplinarne oblasti kao što su astrobiologija, arheoastronomija, i slično. Mnogi profesionalni astronomi zapravo su školovani kao fizičari. Jedan od vodećih naučnih časopisa u polju zove se Astronomija i astrofizika (engleski: *Astronomy and Astrophysics*).

## Historija

### Rana istorija

Nebeska mapa iz 17. veka, koju je izradio holandski kartograf Frederik de Vit.
U ranim vremenima, astronomija je jedino obuhvatala posmatranje i predviđanja kretanja objekata vidljivih golim okom. Na nekim mestima, kao što je Stounhendž, rane kulture skupile su masivne predmete koji su verovatno imali određene astronomske svrhe. Pored njihovih ceremonijalnih upotreba, ove opservatorije mogle su biti korišćene da se izradi i prati kalendar i utvrde godišnja doba, što je važan faktor za znanje kada zasaditi useve, kao i u razumevanju dužine godine. Astronomija je takođe imala velik uticaj na razvoj čovečanstva, jer su prikupljeno znanje i iskustvo unapredili ekonomiju, trgovinu, pomorstvo.

Pre nego što su izmišljeni instrumenti kao što je teleskop rano proučavanje zvezda i neba je vršeno golim okom, sa dostupnih povoljnih položaja, visokih građevina i zemljišta.

Najraniji poznati astronomski uređaj je Antikitera mehanizam, antički grčki uređaj za proračunavanje kretanja planeta, koji datira iz oko 150—80. p. n. e., i prvi je predak astronomskih računara. On je otkriven na drevnoj olupini kod grčkog ostrva Antikitera, između Kitere i Krita u Egejskom moru. Uređaj je postao poznat po svojoj primeni diferencijala, za koga se ranije verovalo da je smišljen u 16. veku, i minijaturizaciju i složenost njegovih delova, uporedivih sa satom iz 18. veka. Izvorni mehanizam prikazan je u *Bronzanoj zbirci* Nacionalnog arheološkog muzeja u Atini, zajedno sa replikom.

Kako su se civilizacije razvijale, posebno Mesopotamija, Egipat, Persija, Grčka, Maje, Indija, Kina, Nubija i islamski svet, pravljene su astronomske opservatorije i počele su se istraživati ideje o prirodi svemira. Većina rane astronomije zapravo se sastojala od kartiranja položaja zvezda i planeta, nauka koja se danas naziva astrometrija. Iz ovih zapažanja, formirane su rane ideje o kretanju planeta, a priroda Sunca, Meseca i Zemlje u svemiru su filozofski istraživane. U Mesopotamiji su podelili godinu na 12 meseci i dali imena sazvežđa Zodijaka. U Egiptu su odredili trajanje godine, a prestupna godina potiče od tog vremena. Haldejci su otkrili da se pomračenja Meseca ponavljaju u ciklusu poznatom kao saros. U to doba su u Kini umeli da predvide pomračenje Meseca i Sunca, a vreme su merili sunčanim satovima. Nagnutost ekliptike u odnosu na nebeski ekvator je procenjena još 1000. g p. n. e. u Kini. U kulturama Amerika, pre Kolumba, imali su precizne podatke o kretanjima nebeskih tela i o trajanju godine. U Staroj Grčkoj su uveli pored posmatranja i misaone eksperimente i logičko zaključivanje. Aristarh (310 — 210. g p. n. e.) je stavio Sunce u centar oko koga obilazi Zemlja i druge planete (heliocentrični sistem). Hiparh (180 — 125. g p. n. e.) je napravio katalog zvezda i razvrstao ih na osnovu sjaja u šest grupa; otkrio je precesiju zemljine ose, a procenio dimenzije i udaljenost Meseca. Ptolomej je geocentrični sistem opisao u delu „Velika sinteza“. Ovaj sistem podrazumeva redosled u kome se Zemlja nalazi u centru, a zatim Mesec, Merkur, Venera, Sunce, Mars, Jupiter, Saturn i na kraju zvezde. Ptolomej je redosled odredio na osnovu brzina objekata na nebu. Mesec obiđe nebo za jedan mesec, Sunce za godinu dana, a Saturn za 29,5 godina. Da bi pomirio pogrešne ideje sa posmatranjima Ptolomej smatra da se svaka planeta okreće u malim krugovima (epicikli) dok orbitira oko Zemlje. Ptolomejov Geocentrični sistem je bila vodeća teorija tokom narednih 1400 godina.

Tokom srednjeg veka, posmatračka astronomija je uglavnom stagnirala u srednjovekovnoj Evropi, barem do 13. veka. Međutim, posmatračka astronomija procvetala je u islamskom svetu i drugim delovima sveta. Arapska kultura, u poznatom svetu, postaje centar astronomije od 9. veka. Od tada, Arapi, grade brojne opservatorije – velike astronomske instrumente, zidne kvadrante korišćeni za merenje nadmorske visine astronomskih objekata na prelasku preko ravni sever-jug (meridijana). Neki od istaknutih arapskih astronoma su napravili značajne doprinose nauci, recimo Al-Batani i Tebit. Astronomi su u tom periodu uveli mnoga arapska imena koja se sada koriste za imena sjajnijih zvezda na nebu. Takođe se veruje da su kompleksi u Velikom Zimbabveu i Timbuktu mogle imati astronomsku opservatoriju. Evropljani su smatrali da nije bilo astronomskih osmatranja u prekolonijalnoj srednjovekovnoj podsaharskoj Africi, ali moderna otkrića pokazuju drugačije.

### Naučna revolucija

Galilejeve skice i posmatranja Meseca otkrile su on ima brdovitu površinu.
Nikola Kopernik (1473 — 1543.) je opisao heliocentrični sistem u delu „O kruženju nebeskih tela“ 1543. godine. Ovaj sistem pokazuje da Zemljina osa nije fiksirana i da je Mesec Zemljin satelit. Galileo Galilej (1564 — 1642.) u posmatranje uvodi durbin otkriva planine na Mesecu, uočava da Venera ima mene i shvata da njihovo postojanje može da se objasni samo ako kruži oko Sunca a ne oko Zemlje. Uočava tamne mrlje na Suncu i otkriva četiri Jupiterova satelit, a u Mlečnom putu vidi pojedinačne zvezde. Godine 1616. teološki savetnici inkvizicije osudili su ga zbog toga što je zastupao novu astronomiju (zalagao se za Kopernikov heliocentrični sistem), i tada mu je zabranjeno da zastupa, predaje i brani osuđeno učenje. Početkom 17. veka u Holandiji se pojavljuju prvi teleskopi refraktori. Godine 1608. Hans Liperšei (Hans Lippershey) prijavio je patent za otkriće teleskopa, ali je odbijen jer su slične instrumente prijavili i drugi optičari Zaharije Jansen (Zacharias Janssen) i Jakob Metijus (Jacob Metius). U isto vreme, Galileo Galijej je 1609. godine unapredio optičku konstrukciju i prvi upotrebio teleskop za astronomska posmatranja. Galileo Galilej je koristio teleskope koji su imali uvećanje 15 i 20 puta i dimenzije sočiva 2-3 centimetara. Godine 1663. godine Džejms Gregori je konstruisao reflektujući teleskop sa velikim udubljenim primarnim ogledalom i manjim udubljenim sekundarnim ogledalom koje je odbijalo nazad kroz otvor u primarnom ogledalu do sočiva koje se nalazilo na donjem kraju cevi. Isak Njutn (1564—1642) je 1672. godine popravio konstrukciju i dodao ravno sekundarno ogledalo koje je odbijalo prikupljenu svetlost na okular postavljen sa strane glavne cevi

Kepler je prvi matematički došao do zakonitosti koji su ispravno opisali kretanja planeta sa Suncem u žiži eliptičnih putanja kojim se kreću planete. Međutim, Kepler nije uspeo da sastavi teoriju koja stoji iza zakona koje je zapisao. Tek su Njutnovo otkriće nebeske dinamike i njegov zakon gravitacije konačno objasnili kretanje planeta.

Dalja otkrića pratila su poboljšanja u veličini i kvalitetu teleskopa. Opsežnije zvezdane kataloge izradio je Lakaj. Astronom Vilijam Heršel napravio je detaljan katalog maglina i jata, a u 1781. otkrio planetu Uran, prvu pronađenu pomoću teleskopa. Udaljenost do jedne zvezde je prvi put objavljena u 1838. kada je Fridrih Besel izmerio paralaksu zvezde 61 Labuda.

Krajem osamnaestog i početkom devetnaestog veka, pažnja koju su problemu tri tela posvetili Ojler, Klero i D'Alamber dovela je do tačnijeg predviđanja o kretanju Meseca i planeta i procvata nebeske mehanike. Ovaj rad su dodatno usavršili Lagranž i Laplas, čime su mase planeta i satelita mogle biti procenjene prema perturbacijama njihovih putanja.

Značajan napredak u astronomiji došao je uvođenjem novih tehnologija, uključujući spektroskopiju i fotografiju. Fraunhofer je otkrio oko 600 linija u spektru Sunca u 1814—15 koje je, 1859, Kirhof pripisao prisutnosti različitih elemenata na Suncu. Za ostale zvezde u svemiru se pokazalo da su slične našem Suncu, ali sa širokim rasponom temperatura, masa, i veličina.

Priroda naše galaksije, Mlečnog puta, kao zasebne grupe zvezda koja ima milijarde članova bila je i ranije poznata, ali je pokazano tek u 20. veku, da u svemiru postoje i druge galaksije, slične Mlečnom putu. Ubrzo zatim, otkriveno je i širenje svemira, uočeno kao udaljavanje većine galaksija od nas. Savremena astronomija je takođe otkrila mnoge egzotične objekte kao što su kvazari, pulsari, blazari, i radio-galaksije, te je iskoristila ova zapažanja za razvoj fizičkih teorija koje opisuju neke od tih objekata uporedo sa jednako egzotičnim objektima kao što su crne rupe i neutronske zvezde. Fizička kosmologija napravila je ogroman napredak tokom 20. veka, sa modelom Velikog praska kojeg su snažno podržali dokazi koje su obezbedile astronomija i fizika, kao što su mikrotalasno pozadinsko zračenje, Hablov zakon, i količina i odnos elemenata u svemiru.

Tokom 62. Generalne skupštine UN, 2009. je proglašena za Međunarodnu godinu astronomije (MGA2009).

## Posmatračka astronomija

*Very Large Array* u Nju Meksiku, primer radio-teleskopa.

U astronomiji, informacija se prima uglavnom detekcijom i analizom vidljive svetlosti ili drugih vrsta elektromagnetskog zračenja. Posmatračka astronomija može biti podeljena prema posmatranom delu elektromagnetskog spektra. Neki delovi spektra mogu se videti sa površine Zemlje, dok su ostali delovi vidljivi samo sa velikih visina ili iz svemira. Posebne detalji o ovoj podeli slede u nastavku.

### Radioastronomija

Radioastronomija proučava zračenja sa talasnim dužinama većim od približno jednog milimetra. Radioastronomija se razlikuje od većine drugih oblika posmatračke astronomije u tome što se posmatrani radio talasi mogu tretirati kao talasi pre nego kao diskretni fotoni, tj. kao čestice. Zbog toga je srazmerno lakše meriti amplitudu i fazu radio-talasa, što nije tako lako obaviti na kraćim talasnim dužinama.

Iako neke radio-talase odašilju astronomski objekti u obliku toplotnog zračenja, većina radio zračenja koja se vidi na Zemlji je u obliku sinhrotronskog zračenja, koje nastaje kada elektroni interaguju sa magnetskim poljem. Osim toga, jedan broj spektralnih linija koje proizvodi međuzvezdani gas, naročito spektralna linija molekularnog vodonika, se detektuje na radio-talasnim dužinama (na 21 cm).

Raznovrsni objekti se mogu posmatrati na radio-talasnim dužinama, uključujući supernove, međuzvezdani gas, pulsare i aktivna galaktička jezgra.

### Infracrvena astronomija

Infracrvena astronomija bavi se otkrivanjem i analizom infracrvenog zračenja (sa talasnim dužinama većim od crvenog svetla i manjim od radio-zračenja). Osim talasnih dužina bliskih vidljivoj svetlosti, atmosfera umnogome upija infracrveno zračenje, a i sama značajno zrači u infracrvenom delu spektra. Shodno tome, infracrvene opservatorije moraju biti smeštene na visokim, suvim mestima ili u svemiru. Infracrveni spektar koristan je za proučavanje objekata koji su previše hladni da bi zračili vidljivo svetlo, poput planeta i zvezdanih diskova. Duže infracrvene talasne dužine takođe mogu da prodru kroz oblake prašine koji zaustavljaju vidljivu svetlost, što omogućava posmatranje mladih zvezda u molekularnim oblacima kao i galaktičkih jezgara. Neki molekuli snažno zrače u infracrvenom, što se može koristiti za proučavanje hemije u svemiru, kao i otkrivanje vode u kometama

### Optička astronomija

Subaru teleskop (levo) i Kek opservatorija (sredina) na Mauna Kei, oba su primeri opservatorije koje posmatraju na bliskim infracrvenim i vidljivim talasnim dužinama. NASA postrojenje infracrvenog teleskopa (desno) je primer teleskopa koji posmatra samo na bliskim infracrvenim talasnim dužinama.

Istorijski gledano, optička astronomija, takođe zvana astronomija vidljive svetlosti, je najstariji oblik astronomije, iz razloga što je prvi instrument kojim je posmatrano nebo — ljudsko oko. Posmatranja teleskopom da bi se sačuvala su isprva crtana rukom i pravljene su skice. U kasnom devetnaestom veku, posmatranja su počela da se beleže pomoću fotografije. Savremene slike se izrađuju pomoću digitalnih detektora, posebno detektora koji koriste pravougaonu matricu senzora (engleski: *charge-coupled device*). Iako se sama vidljiva svetlost prostire od oko 4000Å do 7000Å (400 nm do 700 nm), ista oprema koja se koristi na ovim talasnim dužinama se koristi i za posmatranje blisko-ultraljubičastih i blisko-infracrvenih delova spektra.

### Ultraljubičasta astronomija

Ultraljubičasta astronomija se uglavnom odnosi na posmatranje u ultraljubičastim talasnim dužinama otprilike između 100 i 3200Å (10 do 320 nm). Svetlo na ovim talasnim dužinama upija Zemljina atmosfera, tako da se osmatranja na njima moraju vršiti iz visokih slojeva atmosfere ili iz svemira. Ultraljubičasta astronomija je najbolja za proučavanje toplotnog zračenja i spektralnih emisionih linija toplih plavih zvezda (tipa OB) koje su veoma sjajne u ovom delu spektra. To uključuje i plave zvezde u drugim galaksijama. Ostali objekti koji se često posmatraju u ultraljubičastom svetlu uključuju planetarne magline, ostatke supernovih, i aktivna galaktička jezgra. Međutim, ultraljubičasto svetlo lako upija međuzvezdana prašina, i merenja ultraljubičastog zračenja objekata moraju biti ispravljana zbog ovog efekta ekstinkcije.

### Astronomija iks-zraka

Astronomija iks-zraka ili rendgenska astronomija je proučavanje astronomskih objekata na talasnim dužinama iks-zraka. Tipično, objekti odašilju iks-zrake kao sinhrotronsko zračenje (proizvedeno od elektrona koji se kreću oko linija magnetskog polja), toplotno zračenje retkih gasova (zakočno zračenje) na temperaturama iznad 107 (10 miliona) Kelvina, i toplotno zračenje gustih gasova (zračenje crnog tela) na temperaturama iznad 107 Kelvina. Budući da iks-zrake upija Zemljina atmosfera, sva posmatranja iks-zraka moraju se obavljati visokoletećim balonima, raketama ili svemirskim opservatorijama. Značajni izvori iks-zraka su rendgenske binarne zvezde, pulsari, ostaci supernova, eliptične galaksije, galaktička jata, i aktivna galaktička jezgra.

### Astronomija gama-zraka

Astronomija gama-zraka je proučavanje astronomskih objekata u najkraćim talasnim dužinama elektromagnetskog spektra. Gama-zraci mogu biti posmatrani direktno putem satelita kao što su Komptonova opservatorija gama zraka ili specijalizovanih teleskopa zvanih atmosferski Čerjenkovljevi teleskopi. Čerjenkovljevi teleskopi zapravo ne detektuju gama zrake direktno već prepoznaju bleskove vidljive svetlosti proizvedene kada gama zrake upija Zemljina atmosfera.

Većina izvora gama-zračenja su zapravo eksplozije gama-zraka, objekti koji proizvode gama zračenje za nekoliko milisekundi do nekoliko hiljada sekundi pre nego što nestanu. Samo 10% izvora gama-zraka su stalni izvori. Oni uključuju pulsare, neutronske zvezde, i kandidate za crne rupe, kao što su aktivna galaktička jezgra.

### Područja posmatračke astronomije van elektromagnetskog spektra

Pored elektromagnetnog zračenja, postoji još načina da posmatramo svemir sa planete Zemlje.

U neutrinskoj astronomiji, astronomi koristite posebne podzemne objekte kao što su SAGE, GALLEX i Kamioka II/III za detektovanje neutrina koji potiču uglavnom iz Sunca, ali i iz drugih objekata kao što su supernove.

Kosmički zraci sastoje se iz čestica velike energije koji se mogu videti kada uđu u Zemljinu atmosferu i interaguju sa česticama u njoj. Očekuje se da će neki budući detektori neutrina biti osetljivi i na neutrine nastale kada kosmički zraci ulete u Zemljinu atmosferu.

Detekcija gravitacionih talasa je novo polje astronomije, u kojem se pokušavaju naći gravitacioni talasi. Detektori kao što je LIGO (engleski: *Laser Interferometer Gravitational Observatory*) već postoje, ali kako se gravitacioni talasi ekstremno teško mogu posmatrati, ove opservatorije još nisu imale rezultata. Detekcija i posmatranje gravitacionih talasa će pomoći dalji razvoj teorije, kao i proučavanje izuzetno kompaktnih objekata u svemiru.

Planetarna astronomija ima velike koristi od direktnog posmatranja pomoću svemirskih letelica i misija donošenja uzoraka materijala sa planeta i ostalih nebeskih tela u Sunčevom sistemu. Ovo podrazumeva misije sa daljinskim senzorima, robotizovanim vozilima koja mogu da obave eksperimente na površini planete, udarnih objekata koji omogućavaju daljinsko posmatranje materijala unutar nebeskih tela, kao i misije za vraćanje uzoraka koje omogućavaju neposredno, laboratorijsko ispitivanje.

### Astrometrija i nebeska mehanika

Jedna od najstarijih oblasti u astronomiji, i u celokupnoj nauci, je merenje položaja nebeskih tela. Istorijski gledano, poznavanje tačnih položaja Sunca, Meseca, planeta i zvezda je oduvek bilo važno u nebeskoj navigaciji.

Pažljiva merenja položaja planeta je dovelo do saznanja i razumevanja gravitacione sile u svemiru, i mogućnosti da se utvrde prošli i budući položaji planeta sa velikom preciznošću, polje poznato kao nebeska mehanika. Skora praćenja nebeskih tela koji prolaze blizu Zemlje će nam omogućiti da predvidimo susrete i potencijalne sudare Zemlje sa tim objektima.

Merenja zvezdane paralakse obližnjih zvezda stvara osnov za merenje daljina bližoj galaktičkoj okolini. Merenja paralakse obližnjih zvezda predstavlja osnov za utvrđivanje karakteristika udaljenih zvezda, prostim poređenjem njihovim osobina. Merenja radijalne brzine i sopstvenog kretanja prikazuje kretanje i položaj objekata u Mlečnom putu. Astrometrički rezultati se takođe koriste za merenje rasporeda tamne materije u Galaksiji.

Za vreme 1990-ih godina, astrometrijska tehnika merenja zvezdanih kolebanja je korišćena za otkrivanje vansolarnih planeta koje orbitiraju oko obližnjih zvezda.

## Teorijska astronomija

Teorijska astronomija koristi širok spektar alata koji uključuje analitičke modele i računarske numeričke simulacije. Svaki od ovih modela ima svoje prednosti i mane. Analitički modeli proseca generalno su najbolji za uvid u suštinu onoga šta se dešava. Numerički modeli mogu otkriti postojanje fenomena i efekata koji na drugi način ne mogu da se vide.

Teoretičari u astronomiji nastoje da stvore teorijske modele i shvate šta bi bili njihovi posmatrani rezultati. Ovo pomaže posmatračima da traže podatke koji mogu da potvrde ili pobiju model ili da pomognu u odabiru između nekoliko alternativnih ili sukobljenih modela. Teoretičari takođe pokušavaju da stvore ili izmene modele uzimajući u obzir nove podatke. U slučaju nedoslednosti, osnovna tendencija je da se pokuša sa pravljenjem minimalnih modifikacija modela kako bi odgovarao dobijenim podacima. U nekim slučajevima, velika količina nedoslednih podataka vremenom može dovesti do potpunog odbacivanja modela.

Teme kojima se bave teoretičari u astronomiji su: zvezdana dinamika i evolucija; formiranje galaksija, strukture velikih razmera materije u svemiru; poreklo kosmičkih zraka; opšta relativnost i fizička kosmologija, uključujući kosmologiju struna i fiziku astročestica. Opšta teorija relativnosti služi kao alat za merenje svojstva struktura velikih razmera kod kojih gravitacija igra značajnu ulogu u fizičkim pojavama koje se izučavaju i kao osnova za (astro)fiziku crnih rupa i proučavanje gravitacionih talasa.

Tamna materija i tamna energija su trenutno među vodećim temama u astronomiji, i trenutno su to samo teorijski modeli nastali tokom proučavanja galaksija pri pokušaju da se objasne određeni posmatrački podaci.

Neke široko prihvaćene i proučavane teorije i modeli u astronomiji, sada uključeni u Lambda-HTM model su model Velikog praska, inflacija svemira, tamna materija i fundamentalne teorije fizike.

Nekoliko primera ovog procesa:

|  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- |
| **Fizički proces** | **Posmatračka alatka** | **Teorijski model** | **Objašnjava / predviđa** |
| Gravitacija
 | Radio-teleskopi, infra-crveni teleskopi
 | Gravitaciono-sažimajući sistem
 | Stvaranje zvezda
 |
| Nuklearna fuzija
 | Spektroskopija
 | Zvezdana evolucija
 | Stvaranje energije i elemenata u zvezdama
 |
| Veliki prasak
 | Hablov svemirski teleskop, COBE, WMAP…
 | Širenje svemira
 | Starost svemira
 |
| Kvantne fluktuacije
 | —
 | Inflacija svemira
 | Geometrija svemira
 |
| Gravitacioni kolaps
 | Astronomija iks-zraka
 | Opšta relativnost
 | Crne rupe u centru galaksija
 |

## Oblasti astronomije prema predmetu izučavanja

### Astronomija Sunca

Na udaljenosti od oko osam svetlosnih minuta (149.476.000 km), nalazi se najčešće proučavana zvezda, Sunce, tipična zvezda glavnog niza zvezdane klase G2V i stara oko 4,6 milijardi godina. Sunce nije promenljiva zvezda, ali podleže periodičnim promenama u aktivnosti poznatim kao Sunčev ciklus. To je 11-godišnja fluktuacija u broju Sunčevih pega. Sunčeve pege su oblasti potprosečne temperature koje su povezane sa intenzivnom magnetnom aktivnošću.

Ultraljubičasta slika fotosfere Sunca, kako je vidi TRACE svemirski teleskop (NASA).
Sunce je vremenom povećavalo svoju luminoznost, povećavši je za oko 40% od vremena kad je postalo zvezda glavnog niza. Sunce takođe ima periodične promene u luminoznosti koje mogu imati značajan uticaj na Zemlju. Za Maunderov minimum, na primer, veruje se da je prouzrokovao mini ledeno doba u srednjem veku.

Vidljiva spoljna površina Sunca se zove fotosfera. Iznad ovog sloja nalazi se tanka oblast poznata kao hromosfera. Ovo je okruženo prelaznom oblašću naglo povećanih temperatura, a zatim i super-zagrejanom koronom.

U središtu Sunca je jezgro, prostor dovoljno visoke temperature i pritiska za odigravanje nuklearne fuzije. Iznad jezgra je radijaciona zona, gde plazma provodi energiju putem zračenja. Spoljni slojevi formiraju konvektivnu zonu gde gas prenosi energiju prvenstveno preko konvekcije. Veruje se da granica između radijacione i konvektivne zone stvara magnetnu aktivnost Sunca, koja između ostalog izaziva i Sunčeve pege.

Sunčev vetar čestica plazme neprestano struji od Sunca sve dok ne dođe do heliopauze. Čestice Sunčevog vetra interaguju sa magnetnim omotačem Zemlje i tako stvaraju Van Alenov pojas zračenja, kao i polarnu svetlost.

### Planetarna astronomija

Istraživanje planeta daje podatke o sastavu i orbitama planeta, satelita, patuljastih planeta, kometa, asteroida i drugih tela koja orbitiraju oko Sunca, kao i vansolarne planete. Sunčev sistem je relativno dobro proučen, uglavnom teleskopskim posmatranjima i kasnije svemirskim letelicama. Ovo je omogućilo dobro razumevanje nastajanja i razvoja ovog planetarnog sistema, iako su mnoga nova otkrića i dalje u toku.

Crna tačka na vrhu je pijavica koja se penje uza zid kratera na Marsu. Pokretni, rotirajući stub Marsove atmosfere (uporedljiv sa zemaljskim tornadom) napravio je dugačku tamnu senku (NASA).
Sunčev sistem je podeljen na unutrašnje planete, glavni pojas asteroida, spoljašnje planete, Kojperov pojas i Ortov oblak. Unutrašnje ili planete Zemljinog tipa su Merkur, Venera, Zemlja i Mars. Asteroidni pojas sadrži veliki broj asteroida i patuljastu planetu Cereru. Spoljašnje planete, gasoviti džinovi, ili planete Jupiterovog tipa su Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Iza Neptuna leži Kojperov pojas sa nekoliko patuljastih planeta od kojih je najpoznatiji Pluton, i konačno Ortov oblak, stanište kometa, koji se možda proteže i na udaljenosti od oko jedne svetlosne godine.

Planete su stvorene iz protoplanetarnog diska koji je okruživao proto-Sunce. Kroz proces koji je uključivao gravitaciono privlačenje, sudare i akreciju, disk je stvarao zgrušnjenja materije koje su, vremenom, postale protoplanete. Pritisak zračenja Sunčevog vetra je izbacio veći deo preostale materije, a samo planete sa dovoljnom masom su zadržale svoje atmosfere. Planete su nastavile da izbacuju preostalu materiju za vreme trajanja perioda intenzivnog bombardovanja (kao dokaz tog perioda ostali su udarni krateri na Mesecu). Za vreme ovog perioda, neke od protoplaneta su se sudarile, što je vodeća hipoteza nastanka Meseca.

Jednom kada planeta dostigne dovoljno veliku masu, materijali različitih gustina odvajaju se tokom planetarne diferencijacije. Ovaj proces može stvoriti kameno ili metalno jezgro, okruženo omotačem i spoljnom površinom. Jezgro može imati čvrste i tečne oblasti, i neka planetarna jezgra proizvode sopstveno magnetno polje koje štiti njihovu atmosferu da je ne oduva Sunčev vetar.

Unutrašnja toplota planete ili satelita nastaje od sudara koji su stvorili telo, od radioaktivnih materijala (npr. uran, torijum ili 26aluminijum), ili plimskog zagrevanja. Neke planete i sateliti nakupe dovoljno toplote da se pokrenu geološki procesi kao što su vulkani i tektonski pokreti. One planete koje nakupe ili uspeju da povrate atmosferu mogu takođe podleći površinskoj eroziji od strane vetra ili vode. Manja tela, bez plimskog zagrevanja, hlade se brže i njihove geološke aktivnosti prestaju sa izuzetkom udarnih kratera.

### Zvezdana astronomija

Planetarna maglina Mrav. Izbacivanje gasa iz umiruće zvezde u središtu stvara simetrične oblike za razliku od haotičnih oblika običnih eksplozija.

Proučavanje zvezda i njihovog razvoja je u osnovi razumevanja svemira. Znanja o zvezdama su dobijena pomoću posmatranja, teorijskog istraživanja i iz računarskih simulacija.

Stvaranje zvezda se odigrava u gustim oblastima prašine i gasa, poznatim kao molekularni oblaci. Kada su destabilizovani, delovi tog oblaka mogu da kolabiraju pod uticajem gravitacije, da bi formirali protozvezde. Dovoljno gusto i vruće jezgro će pokrenuti proces fuzije, i tako stvoriti zvezdu glavnog niza.

Skoro svi elementi teži od vodonika i helijuma su nastali unutar jezgara zvezda.

Karakteristike zvezde koja nastaje zavise najviše od njene mase. Što je zvezda masivnija, veća je njena luminoznost, i brže se troši vodonik u jezgru. Vremenom, vodonik se u potpunosti pretvori u helijum, i zvezda počinje da se menja. Fuzija helijuma zahteva veće temperature jezgra, tako da zvezda narasta i u veličini i u gustini jezgra. Tako nastaje crveni džin. Crveni džin živi kratak vremenski period, pre nego što se helijum u jezgru u potpunosti potroši. Veoma masivne zvezde takođe mogu da prođe kroz određene faze razvoja koje podrazumevaju fuziju težih elemenata.

Konačna sudbina zvezde zavisi od njene mase. Zvezda mase veće od oko osam Sunčevih masa postaje supernova, dok se manje zvezde formiraju planetarnu maglinu i pretvore u bele patuljke. Ostatak supernove je gusta neutronska zvezda, ili, ako je zvezdana masa bila najmanje tri puta veća od Sunčeve, crna rupa. Bliski dvojni sistemi zvezda mogu poći kompleksnijim evolucionim putem, kao što je prenos mase na belog patuljka koji potencijalno može izazvati supernovu. Planetarne magline i supernove su neophodne za širenje metala u međuzvezdano okruženje; bez njih, sve nove zvezde (i njihovi sistemi planeta) bili bi stvoreni samo iz vodonika i helijuma.

### Galaktička astronomija

Posmatrana struktura spiralnih krakova Mlečnog puta.
Naš Sunčev sistem orbitira unutar Mlečnog puta, spiralne prečkaste galaksije koja je član Lokalne grupe galaksija. To je rotirajuća masa gasa, prašine, zvezda i drugih objekata, koje drže na okupu međusobna gravitaciona privlačenja. Pošto se Zemlja nalazi u prašinastom spoljašnjem kraku, postoje mnogi delovi Mlečnog puta koji su za nas nevidljivi.

U središtu Mlečnog puta je jezgro, šire (deblje) u odnosu na okolni disk galaksije. Jezgro ima izduženi oblik (oblik prečke) i sadrži u centru, kako se veruje, supermasivnu crnu rupu. Ono je okruženo sa četiri primarna kraka koji se uvijaju od centra ka spolja. Ovo je region aktivnog formiranja zvezda koji sadrži mnoštvo mladih zvezda, populacije I. Disk je okružen loptastim haloom starih populacije II, kao i relativno gustim koncentracijama zvezda poznatih kao globularna jata.

Između zvezda se nalazi međuzvezdani prostor, prostor retke materije. U najgušćem delu, molekularni oblaci sastavljeni od molekularnog vodonika i drugih elemenata formiraju regione *zvezdanih porodilišta*. Oni počinju kao nepravilna tamna maglina, koja se koncentriše i kolapsira (u zapreminama određenim Džinsovom dužinom) da bi formirala zgusnute protozvezde.

Kako se pojavljuju masivnije zvezde, one pretvaraju oblak u H II region, oblast sjajnog jonizovanog gasa i plazme. Zvezdani vetar i eksplozije supernovih od ovih najmasivnijih zvezda služe za širenje oblaka, često ostavljajući iza sebe jedno ili više mladih otvorenih jata zvezda. Ova jata se postepeno rasturaju i zvezde se priključuju populaciji Mlečnog puta kao pojedinačne zvezde.

Proučavanje kretanja materije u Mlečnom putu i drugim galaksijama je dokazalo da u njima postoji više mase nego što se može izmeriti u vidljivoj materiji. Halo tamne materije izgleda da je dominantna masa, iako priroda ove tamne materije ostaje nepoznata.

### Vangalaktička astronomija

Proučavanje objekata van naše galaksije je grana astronomije koja se bavi formiranjem i evolucijom galaksija, njihovom morfologijom i klasifikacijom, i ispitivanjem aktivnih galaksija. Ovo poslednje je važno za razumevanje strukture velikih razmera u svemiru.

Ova slika pokazuje nekoliko plavih objekata oblika petlje, koji su višestruke slike iste galaksije, umnožene dejstvom gravitacionog sočiva koji pravi jato (žutih) galaksija blizu središta slike. Sočivo proizvodi gravitaciono polje jata koje iskrivljuje svetlost tako da uvećava i iskrivljuje sliku udaljenijeg objekta.
Većina galaksija je organizovana u jasne oblike koji omogućavaju njihovo klasifikovanje. One su obično podeljene na spiralne, eliptične i nepravilne galaksije.

Kao što im ime kaže, *eliptične galaksije* imaju oblik elipse. Zvezde se kreću duž nasumičnih orbita bez preovlađujućeg pravca. Ove galaksije sadrže malo ili nimalo međuzvezdane prašine, malo *zvezdanih porodilišta* i uglavnom starije zvezde. Eliptične galaksije se često nalaze u jezgrima galaktičkih jata, i mogu nastati spajanjem velikih galaksija.

*Spiralna galaksija* je organizovana u ravan, rotirajući disk, obično sa izbočinom ili prečkom u središtu i svetlim krakovima koji se šire prema ivici. Krakovi su oblasti *zvezdanih porodilišta* kojima masivne mlade zvezde daju plavu nijansu. Spiralne galaksije su tipično okružene haloom starijih zvezda. I Mlečni put i Andromedina galaksija su spiralne galaksije.

*Nepravilne galaksije* su haotičnog izgleda, i nisu ni eliptične ni spiralne. Oko četvrtina svih galaksija su nepravilne, i osobenost izgleda tih galaksija možda je rezultat gravitacionih interakcija. One su, po pravilu, galaksije manjih dimenzija, u poređenju sa spiralnim i eliptičnim.

*Aktivna galaksija* je galaksija koja emituje značajnu količinu svoje energije iz izvora koji nisu zvezde, prašina i gas; već iz zgusnute oblasti u jezgru, za koju se obično misli da je supermasivna crna rupa koja emituje zračenje zbog materijala koji u nju upada.

*Radio-galaksija* je aktivna galaksija koja je veoma svetla u radio delu spektra, i izbacuje ogromne oblake gasa. Aktivne galaksije koje emituju zračenje visoke energije uključuju Sejfertove galaksije, kvazare i blazare. Kvazari su nasvetliji poznati objekti u svemiru.

Strukturu velikih razmera u svemiru predstavljaju grupe i jata galaksija. Ova struktura je organizovana u hijerarhiju grupa, od kojih su najveća superjata. Ukupna materija je organizovana u galaktičkim nitima i zidovima, koji ostavljaju velike praznine među sobom.

### Kosmologija

Kosmologija (grčki: κοσμος — svet, univerzum i *λογος* — nauka, proučavanje) se bavi proučavanjem svemira u celini.

Posmatranja strukture velikih razmera u svemiru, oblast poznata kao fizička kosmologija, doprinela je razumevanju o stvaranja i evolucije kosmosa. Fundamentalna za modernu kosmologiju je dobro poznata teorija Velikog praska. Koncept Velikog praska vodi poreklo još i pre otkrića pozadinskog mikrotalasnog zračenja 1965. godine, koje je nesumnjivo iznelo ovu teoriju u prvi plan.

Tokom ovog širenja, svemir je prošao kroz nekoliko evolucionih faza. U veoma ranim momentima, smatra se da je svemir doživeo veoma brzu inflaciju, koja je ujednačila početne uslove. Nakon toga, nukleosinteza je proizvela obilje elemenata u ranom svemiru. (Vidi još nukleokosmohronologija.)

Kad su nastali prvi atomi, svemir je postao providan za zračenje, oslobađajući energiju koju danas vidimo kao pozadinsko mikrotalasno zračenje. Svemir koji se i dalje širio ušao je u Tamno doba zbog nedostatka zvezdanih izvora energije.

Hijerarhijska struktura materije počela je da se stvara od malenih varijacija u gustini mase. Materija se akumulira u najgušće oblasti, stvarajući oblake gasa i najranije zvezde. Ove masivne zvezde su izazvale rejonizaciju i veruje se da su stvorile većinu težih elemenata (težih od vodonika i helijuma) u ranom svemiru.

Gravitacione skupine su se nagomilale u duge niti, ostavljajući praznine za sobom. Postepeno, skupine gasa i prašine su se spajale i stvorile prve primitivne galaksije. Vremenom, one su uvlačile sve više i više materije, i često su bile organizovane u grupe i jata galaksija, a zatim i u superjata velikih dimenzija.

Smatra se da je osnovno za strukturu svemira postojanje tamne materije i tamne energije. Za njih se danas smatra da čine 96% mase svemira, mada ne postoji ni najmanje saznanje o njihovoj fizičkoj prirodi. Zbog ovog razloga, mnogo napora se troši u pokušajima shvatanja njihove fizike.

## Međudisciplinarna proučavanja

Astronomija i astrofizika su razvile značajne međudisciplinarne veze sa drugim naukama. Arheoastronomija i etnoastronomija proučavaju drevne i tradicionalne astronomije u njihovom kulturnom kontekstu, koristeći arheološke i antropološke dokaze. Astrobiologija je nauka o nastanku i evoluciji bioloških sistema u svemiru, sa posebnim naglaskom na mogućnost postojanja vanzemaljskog života.

Proučavanje atoma, molekula i jedinjenja u svemiru, uključujući njihov nastanak, interakcije i uništenje zove se astrohemija. Ove supstance se obično nalaze u molekularnim oblacima, iako se mogu naći i u zvezdama niskih temperatura, smeđim patuljcima i planetama. Kosmohemija je proučavanje elemenata, molekula i jedinjenja pronađenih u Sunčevom sistemu, uključujući poreklo elemenata i raspored odnosa izotopa. Oba ova polja predstavljaju spoj astronomije i hemije.

## Amaterska astronomija

Astronomi amateri mogu da sami izrade svoju opremu, i prave astronomska okupljanja.
Astronomija je jedna od nauka kojoj amateri mogu najviše da doprinesu.

Astronomi amateri posmatraju razne nebeske objekte i pojave, ponekad opremom koju su sami napravili. Najčešći ciljevi su Mesec, planete, zvezde, komete, meteorski rojevi, te razni objekti dubokog neba kao što su zvezdana jata, galaksije i magline. Jedna grana amaterske astronomije, amaterska astrofotografija, uključuje pravljenje fotografija noćnog neba. Mnogi amateri se specijalizuju u posmatranju određenih objekata, vrsta objekata, odnosno vrsta događaja koji ih zanimaju.

Većina amatera radi na vidljivim talasnim dužinama, ali postoje i oni koji eksperimentišu sa talasnim dužinama van vidljivog spektra. To uključuje korišćenje infracrvenih filtera na konvencionalnim teleskopima, kao i korišćenje radio-teleskopa. Pionir amaterske radioastronomije je Karl Janski koji je počeo da osmatra nebo na radio-talasnim dužinama 1930-ih. Jedan broj astronoma amatera koristiti bilo teleskope napravljene u samogradnji ili teleskope koji su prvobitno izgrađeni za astronomska istraživanja, a koji su sada dostupni amaterima (npr. Teleskop od jedne milje).

Astronomi amateri i dalje naučno doprinose astronomiji. Zapravo, to je jedna od retkih naučnih disciplina u kojoj amateri još uvek mogu da učine značajne doprinose. Amateri, recimo, mogu da vrše posmatranja okultacija koja se koriste za usavršavanje orbita malih planeta. Oni takođe mogu otkriti komete, i obavljati redovna posmatranja promenljivih zvezda. Poboljšanja u digitalnoj tehnologiji omogućila su amaterima da ostvare impresivan napredak u oblasti astrofotografije.

## Otvorena pitanja u astronomiji

|  |  |
| --- | --- |
|  | *Za više informacija pogledajte članak **Nerešeni problemi u fizici |

Mada je astronomija načinila ogromne korake u razumevanju prirode svemira i njegovog sadržaja, postoje važna pitanja koja su još uvek ostala otvorena. Odgovori na njih mogu zahtevati izgradnju novih instrumenata na Zemlji i u svemiru, i moguće nova otkrića u teoretskoj i eksperimentalnoj fizici.

* Šta je poreklo rasporeda zvezdanih masa? To jest, zašto astronomi uvek vide isti raspored zvezdanih masa — inicijalnu funkciju mase — bez obzira na početne uslove? Potrebno je bolje razumevanje procesa stvaranja zvezda i planeta.
* Ima li vanzemaljskog života u svemiru? Posebno, ima li drugog inteligentnog života? Ako ima, šta je objašnjenje za Fermijev paradoks? Postojanje vanzemaljskog života ima važne naučne i filozofske implikacije.
* Kakva je priroda tamne materije i tamne energije? Izgleda da one dominiraju evolucijom i sudbinom svemira, pa ipak mi još uvek ne znamo kakva je njihova priroda.
* Zašto je svemir nastao? Zašto su, na primer, fizičke konstante raspoređene tako da dozvoljavaju postojanje života? Može li to biti rezultat kosmološke prirodne selekcije? Šta je uzrok inflacije koja je učinila naš svemir homogenim?
* Šta je konačna sudbina svemira?

## Povezano

* Astronomija u Srbiji
* Spisak astronoma
* Astrofizika
* Astrologija

## Reference

## Literatura

* Holbrook, Jarita Charmian; Medupe, Rodney; Urama, Johnson O. (2008). *African Cultural Astronomy: Current Archaeoastronomy and Ethnoastronomy research in Africa*. Springer Science & Business Media. str. 180–. ISBN 978-1-4020-6639-9.
* Milutin Milanković, Istorija astronomske nauke, drugo izdanje, Beograd, 1979.  (PDF)
* *Jedan deo ovog članka preuzet je iz članka Zorana Tomića „Šta je to astronomija?“ (I deo Arhivirano 2010-02-14 na Wayback Machine-u, II deo Arhivirano 2010-02-14 na Wayback Machine-u, III deo Arhivirano 2009-10-09 na Wayback Machine-u) a koji je prevod članka Astronomy.*
* Unsöld, Albrecht; Bodo Baschek, W.D. Brewer (translator) (2001). *The New Cosmos: An Introduction to Astronomy and Astrophysics*. Berlin, New York: Springer. ISBN 978-3-540-67877-9.
* F. H. Shu (1982). *The Physical Universe*. Mill Valley, California: University Science Books. ISBN 978-0-935702-05-7.
* Forbs, Džordž (1909) (Slobodna e-knjiga iz Projekta Gutenberg). *History of Astronomy*. London: Watts & Co..
* Beri, Artur (1961). *A Short History of Astronomy From Earliest Times Through the Nineteenth Century*. Njujork: Dover Publications, Inc..
* Majkl Hoskin, ur. (1999). *The Cambridge Concise History of Astronomy*. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-57600-0.
* A. N. Cox, editor (2000). *Allen's Astrophysical Quantities*. New York: Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-98746-0.
* P. Moore (1997). *Philip's Atlas of the Universe*. Ujedinjeno Kraljevstvo: George Philis Limited. ISBN 978-0-540-07465-5.
* Bokšić, Predrag. *Vodič kroz ledena doba za astronome*. Arhivirano iz originala na datum 2009-08-02. Pristupljeno 22. 6. 2009.
* J. F. Bell III, B. A. Campbell, M. S. Robinson (2004). *Remote Sensing for the Earth Sciences: Manual of Remote Sensing* (3. izd.). John Wiley & Sons. Pristupljeno 23. 8. 2006.
* J.K. Beatty, C.C. Petersen, A. Chaikin, ur. (1999). *The New Solar System* (4. izd.). Cambridge press. ISBN 978-0-521-64587-4.
* Jean Audouze, Guy Israel, ur. (1994). *The Cambridge Atlas of Astronomy* (3. izd.). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-43438-6.
* Zeilik, Michael (2002). *Astronomy: The Evolving Universe* (8th izd.). Wiley. ISBN 978-0-521-80090-7.

## Vanjske veze

* {Astronomski magazin Arhivirano 2008-12-16 na Wayback Machine-u
* Astronomija.rs
* (`en`) NASA
* (`en`) Međunarodna Godina Astronomije 2009.
* (`en`) Astronomska slika dana Arhivirano 2011-01-26 na Wayback Machine-u
* (`sh`) Zika.rs - Svemir Arhivirano 2010-04-17 na Wayback Machine-u - portal za inovacije i futuristiku, vesti iz oblasti astronomije i istraživanja svemira

Ostali projekti

|  |  |
| --- | --- |
|  | U Wikimedijinoj ostavi nalazi se članak o temi: **Astronomy** |