* علوم فلكية - ظل ذرة واحدة - انفجار الكون - صيادوا الكواكب.النجوم.الاكوان

تليسكوب كيبلر يرصد 17 مليار كوكب بحجم الارض !
قال خبراء في الفلك إن من بين كل ستة نجوم يوجد نجم يضم كوكبا بحجم الارض في مدار قريب على نحو يشير الى وجود مجموع 17 مليار كوكب من هذا النوع في مجرتنا.
جاءت النتائج العلمية هذه بناء على دراسة تحليلة لمجموعة كواكب "مرشحة" اجراها مرصد كيبلر لبحوث الفضاء التابع لوكالة الفضاء والطيران الامريكية (ناسا).
لحظة انتقال
دأب تليسكوب كيبلر منذ اطلق الى مداره في عام 2009 على النظر الى جزء ثابت من السماء واستطاع رصد ما يزيد على 150 ألف نجم في مجال رؤيته.
كما تمكن التليسكوب من رصد الخفوت الضئيل لضوء النجم اثناء مرور أحد الكواكب امامه وهو ما يعرف بلحظة الانتقال.
لكن هذا القياس مضلل للحقيقة نظرا لتغير مجمل الضوء بمقدار كسر ضئيل في المئة، كما انه ليس كل خفوت للضوء يكون نتيجة انتقال كوكب ما.
ويسعى فرانسوا فريسين، لدى مركز هارفارد-سميثسونيان لعلوم فيزياء الفلك والذي اكتشف اول كواكب بحجم الارض، لمعرفة انه ليس كل ما رصده كيبلر ربما تمثل كواكب مرشحة فحسب، بل يسعى لرصد اي الكواكب التي لم يتمكن كيبلر من رصدها بالاساس.
وقال فريسين لبي بي سي "يتعين علينا تصحيح امرين، اولا ان قائمة كيبلر للكواكب المرشحة غير كاملة، فنحن نرى فقط الكواكب التي تنتقل امام نجومها المضيفة، وهي نجوم تضم كواكب محكمة الاصطفاف بامكننا رؤيتها، ولكل كوكب من هذا النوع هناك العشرات التي لا توجد لديها كواكب من هذا النوع.
واضاف "الامر الثاني الواجب تصحيحه يكمن في قائمة الترشيحات ذاتها، هو ان هناك بعض الكواكب غير الحقيقية التي تنتقل خلال نجومها المضيفة، كما لها مظاهر اخرى من حيث طبيعتها الفيزيائية الفلكية."
وربما يضم ذلك، على سبيل المثال، نجوما ثنائية، وهي عبارة عن نجمين يدور احداهما حول الاخر، حيث يحجب احدهما ضوء الاخر اثناء عملية الانتقال.
ويفسر فريسين ذلك قائلا "حاكينا جميع المظاهر (الفلكية) المحتملة، وتوصلنا الى ان نحو 9.5 في المئة فقط يمثل كواكب رصدها كيبلر، والبقية كواكب حقيقية."
وتشير النتائج ان 17 في المئة من النجوم تضم كوكبا يصل حجمه الى 1.25 مرة حجم كوكب الارض في مدارات قريبة تدوم 85 يوما فقط او أقل على نحو وثيق الشبه بكوكب عطارد.
وهذا يعني ان مجرتنا، درب اللبانة، تضم على الاقل 17 مليار كوكبا بحجم كوكب الارض.
منطقة صالحة للسكنى
استطاع فريسين نشر تحليل لاحدث قوائم كيبلر، وهي في حد ذاتها تزيد على نحو كبير مقارنة بتلك النتائج التي ذكرها كريستوفر بورك لدى معهد (سيتي).
وكان بروك قد اعلن عن 461 كوكبا مرشحا جديدا، وهي تماثل كوكب الارض مع فروقات ضئيلة بالزيادة او النقصان، وهي كواكب يصعب اكتشافها على نحو خاص حتى الان.
وقال بروك لبي بي سي "الشئ المهم على نحو خاص هو وجود اربعة كواكب، اقل مرتين من حجم الارض، ربما تقع في منطقة حول نجم ربما تحتوي على ماء سائل يصلح للحياة."
أحد هذه الكواكب الاربعة يعادل حجمه مرة ونصف حجم الارض، وهي تقع حول نجم في هيئة تشبه شمسنا، وربما تسمح البيانات المتاحة حاليا باكتشاف كوكب "الارض 2".
واضاف ان هذا الاكتشاف "مهم للغاية لكونه يمثل نقطة انطلاق حقيقية لمعرفة حساسية مثل هذه الاشياء في المنطقة الصالحة للسكنى – فنحن على مشارف حدود احتمال العثور على كواكب تحمل مقومات الحياة."
وقال وليام بوروكي، المعني بمهام البحث الرئيسية لمهمة تليسكوب كيبلر، انه "سعيد" لمجموعة النتائج العلمية الجديدة.
واضاف "الشئ الاهم هو الاحصاءات – ليس العثور على أرض واحدة بل العثور على مئة أرض – هذا ما الذي سنراه بمرور السنوات من خلال مهمة كيبلر، لانه مصمم لرصد الكثير من الكواكب الشبيهة بالارض."
http://www.bbc.co.uk/arabic/scienceandtech/2013/01/130108_kepler_telescope.shtml

مشاهدة ظل ذرة واحدة !
"لقد وصلنا إلى الحد النظري للرؤية الميكروسكوبية: لن نستطيع أن نرى أصغر من ذلك بالضوء المرئي" يقول ديفيد كيلبنسكي من جامعة جريفيث ببريسبين بأستراليا. هذا الفيزيائي تمكن مع فريقه لأول مرة من رؤية ظل ذرة واحدة.
فقد قاموا أولا بعزل ذرة لعنصر الإيتيربيوم Ytterbium باستعمال مجال مغناطيسي، ثم قاموا بتبريدها إلى حدود عدة أجزاء من الألف على سلم كيلفن، ليقلصوا قدر الإمكان من ذبذبتها. ثم وضعوها بعد ذلك بين مصدر ضوء و جهاز لاقط. بامتصاصها لكمية من الضوء، كونت الذرة بقعة صغيرة تمثل ظلها.
"لقد كان الأمر مفاجأة لنا! في البداية كنا نريد فقط معرفة عدد الذرات اللازمة لتكوين صورة، و اكتشفنا أن ذرة واحدة تكفي" يضيف كيلبنسكي.
بهذه التقنية ، سيكون من الممكن دراسة عينات هشة في مجال البيولوجيا، مثل الحمض النووي، التي تتحلل عند تعريضها للأشعة السينية X-rays أو الأشعة فوق البنفسجية.
ترجمة: Antoni Ledna
المصدر: مجلة Science & Vie، العدد 1140، سبتمبر/أيلول 2012، صفحة 14
الفيزيائيون The Physicists
"لقد وصلنا إلى الحد النظري للرؤية الميكروسكوبية: لن نستطيع أن نرى أصغر من ذلك بالضوء المرئي" يقول ديفيد كيلبنسكي من جامعة جريفيث ببريسبين بأستراليا. هذا الفيزيائي تمكن مع فريقه لأول مرة من رؤية ظل ذرة واحدة.
فقد قاموا أولا بعزل ذرة لعنصر الإيتيربيوم Ytterbium باستعمال مجال مغناطيسي، ثم قاموا بتبريدها إلى حدود عدة أجزاء من الألف على سلم كيلفن، ليقلصوا قدر الإمكان من ذبذبتها. ثم وضعوها بعد ذلك بين مصدر ضوء و جهاز لاقط. بامتصاصها لكمية من الضوء، كونت الذرة بقعة صغيرة تمثل ظلها.
"لقد كان الأمر مفاجأة لنا! في البداية كنا نريد فقط معرفة عدد الذرات اللازمة لتكوين صورة، و اكتشفنا أن ذرة واحدة تكفي" يضيف كيلبنسكي.
بهذه التقنية ، سيكون من الممكن دراسة عينات هشة في مجال البيولوجيا، مثل الحمض النووي، التي تتحلل عند تعريضها للأشعة السينية X-rays أو الأشعة فوق البنفسجية.
المصدر: مجلة Science & Vie، العدد 1140، سبتمبر/أيلول 2012، صفحة 14

انفجار كوني "ضرب الأرض في العصور الوسطى"
قال علماء إن كوكب الأرض ربما يكون قد تأثر بأشد انفجار معروف في الكون - وهو انفجار لأشعة غاما - خلال القرن الثامن.
وعثر باحثون في عام 2012 على أدلة تشير إلى أن كوكبنا أصيب في انفجار اشعاعي وقع خلال العصور الوسطى، غير أن جدلا مازال مثارا بشأن ماهية الحدث الكوني الذي ربما تسبب في حدوث الانفجار.
وتفيد دراسة حديثة بأن ذلك ربما نتج عن اثنين من الثقوب السوداء أو اندماج نجوم نيترونية في مجرتنا.
ومن شأن مثل هذا الانفجار أن يسفر عن انطلاق كميات هائلة من الطاقة.
ونشرت الدراسة في دورية (الملاحظات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية).
لقطة للطبيعة
في العام الماضي عثر فريق من العلماء على بعض أشجار الأرز القديمة في اليابان تحتوي على مستويات غير عادية من اشعاعات الكربون المعروفة باسم كربون-14.
وفي القارة القطبية الجنوبية، كان هناك ارتفاع حاد في مستويات مادة بريليوم-10 في الجليد.
وتتكون هذه النظائر عندما يصطدم اشعاع مكثف بالذرات في طبقة الغلاف الجوي العليا، وهو ما يرجح أن ثمة انفجار للطاقة أصاب كوكبنا من الفضاء.
واستطاع العلماء باستخدام حلقات الشجر وبيانات من عينات ثلجية تحديد ان ذلك وقع بين عامي 774 و 775 بعد الميلاد، غير أن سبب الواقعة مازال لغزا.
ونشر فريق من علماء الفيزياء الأمريكيين أخيرا بحثا يرجح أن يكون انفجار شمسي ضخم على نحو استثنائي قد تسبب في توليد هذه الدفقة من الطاقة. غير أن آخرين في الدوائر العلمية يعترضون على هذا، لأنهم لا يعتقدون أن الطاقة التي تولدت تتفق مع مستويات الكربون-14 وبريليوم-10.
وقدم فريق آخر من الباحثين الألمان تفسيرا آخرا يفيد بأن انفجارا هائلا حدث في مجرة درب اللبانة.
وقال رالف نيوهاوسر، أحد المشرفين على البحث لدى معهد فيزياء الفضاء بجامعة جينا "نبحث اطياف الانفجارات القصيرة لاشعة غاما بغية تحديد ما إذا كان ذلك يتفق مع معدل إنتاج الكربون-14 وبريليوم-10 التي رصدناها، وتوصلنا إلى انها متطابقة تماما."
وأضاف نيوهاوسر أن "دفقات أشعة غاما تكون حوادث شديدة الانفجار ومفعمة بالطاقة، لذلك استنبطنا من الطاقة ما هي المسافة مع الأخذ في الاعتبار بالطاقة المرصودة."
وأضاف "كان استنتاجنا هو انها على مسافة بين 3000 إلى 12000 سنة ضوئية، وهو ما يقع في نطاق مجرتنا."
وعلى الرغم من كون الحدث قد يبدو مثيرا، فان أسلافنا في العصور الوسطى لم يلحظوا أي شيء.
إذا كان انفجار أشعة غاما قد حدث على هذه المسافة، فإنه من شأن غلافنا الجوي أن يكون قد امتص الاشعاعات الناجمة ليترك فقط آثارا على هيئة نظائر شقت طريقها في نهاية المطاف إلى الأشجار والجليد. ويعتقد العلماء أن الحدث لم يؤدي إلى انبعاث أي ضوء مرئي.
اقرأ المزيد على الرابط التالي :
http://www.bbc.co.uk/arabic/scienceandtech/2013/01/130121_cosmic_bang_earth.shtml

صيادو الكواكب
تحسن الجيل الجديد من تقنيات البحث عن هذه الكواكب خمس مرات عما كانت عليه سابقاً. فللبحث عن الكواكب الصغيرة التي يغمرها وهج نجومها القريبة ويجعل تلك الكواكب أقل إضاءة ملايين المرات من نجومهم الأصلية، أوجد الفلكيون ما يعرف بأداة التسجيل البصري الدوامة التي تقوم بجذب الضوء إلى المركز المظلم ثم تعيد عكسه إلى مكانه، فيختفي تماماً ضوء النجم مما يجعل رؤية أي كواكب قريبة أسهل بكثير. كما تتم الاستفادة من التقنية المعروفة بالمدخال في التلسكوب، وهي أداة تستخدم ظواهر التداخل الضوئي لتحديد طول الموجة ومعامل الانكسار، والتي تجمع قوة عدة تلسكوبات صغيرة لتنتج صورة رقمية قوية.
لدى التأكد من وجود كثير من الكواكب الشبيهة للأرض في المجموعات الشمسية الأخرى، بدأ البحث عن توافر شروط الحياة عليها. ففي السبعينيات من القرن العشرين، أشار العالم البريطاني جيمس لفلوك إلى أن مجرد التنفس على الأرض يؤثر في تركيبة الغلاف الجوي وأن البحث عن توزع الغاز في الأغلفة الجوية للكواكب الأخرى يمكنه أن يكون طريقة مفيدة للبحث عن حياة خارج نظامنا الشمسي.
لهذا يعمل العالم مالكولم فريدلوند من وكالة الفضاء الأوروبية في هولندا، على مشروع يهدف إلى البحث عن حياة خارجية من خلال فحص أية إشارات كيميائية يمكن أن ترسلها تلك الحياة كالأكسجين والميتان وأبخرة الماء. وهو يعتقد أنه بحال كانت الكواكب الأخرى تتبع نظام نشوء مشابه لذلك الموجود على الأرض فمن المحتمل أن تلك الكواكب ربما كانت مأهولة بشكل من أشكال الحياة.
أما في مختبر ناسا في كاليفورنيا فهناك جهود مماثلة، إذ تستمر دراسة 50 إلى 150 كوكباً شبيهاً بالأرض بحثاً عن إشارات للحياة في غلافها الجوي. حيث يعتقد العلماء أنه من دون وجود حياة سيختفي كل الأكسجين الحر في الغلاف الجوي خلال مليوني سنة لأنه يتفاعل بسهولة مع العناصر الكيميائية الأخرى. لهذا فإن وجود كوكب يحتوي على الكثير من الأكسجين يعني أن هناك حياة عليه. ومن الدلائل الأخرى التي يأمل العلماء بالبحث عنها هناك بخار الماء وثاني أكسيد الكربون. وفيما بعد، قد يبحثون عن الكلوروفيل المسؤول عن عملية التركيب الضوئي في النباتات والذي سيكون دليلاً قوياً لوجود حياة ما خارج الأرض.

الــنــجــوم الــزائــفــة و الــمــجــرات الــنــشــيــطــة
اشباه النجوم (النجوم الزائفة) .. هي اجسام غريبة من منطقة لها قطر يبلغ حوالي واحد على المليون من المجرة المضيفة التي تقع فيها و لها القابلية على اشعاع الطاقة بمقدار مقارب لما تشعه ألف مجرة او اكثر , اذ تعتبر مصادر مكثفة للأشعة السينية و الضوء المرئي بحيث يمكن رؤية البعض منها على بعد 12 مليار سنة ضوية , و بهذا تعد اشباه النجوم اقوى مصدر للأشعة السينية مكتشف لحد الان ..
تحتل الثقوب السوداء العملاقة مراكز جميع المجرات تقريبا بما فيها مجرتنا و تعتمد طاقة النجوم الزائفة على كتلة و معدل ابتلاع هذه الثقوب العملاقة للمادة حيث يؤدي تدفق كميات الغاز الكبيرة الى الثقب الاسود على نحو سريع جدا الى انتاج طاقة هائلة تفوق الطاقة التي تنتجها المجرة نفسها بألف مرة او اكثر .. و حينها تكون طاقة اشباه النجوم في حالاتها القصوى .
هناك نوع اخر من الثقوب السوداء العملاقة تتمركز في المجرات النشطة تتميز بأنها اقل نشاطا بقليل من سابقتها.. تسمى "نواة المجرة النشطة (AGN)"
اما مجرتنا درب التبانة و مجرة المرأة المسلسلة (اندروميدا) المجاورة لمجرتنا تعتبر امثلة عن المجرات العادية التي تتصف ثقوبها السوداء العملاقة باحتجازها لكميات قليلة جدا من الغاز .
يعود انتاج الاشعة السينية في هذه النوى و في النجوم الزائفة الى ارتفاع حرارة المادة المنهارة عند دورانها في دوامات نحو الثقب الاسود العملاق الى ما يبلغ الملايين من الدرجات , و مع هذا .. لن ينتهي كل ما موجود من المادة بالانجذاب الى دوامة الثقب الاسود , حيث سيبقى هناك جزء من الغاز (نفاثات) سيهب بعيدا عن مركز هذه الدوامة على شكل رياح ساخنة منطلقة بسرعة تبلغ عُشر سرعة الضوء .
و لقد بينت دراسة مثيرة للأهتمام ان هذه النفاثات التي تمتاز بطاقتها العالية و قابليتها على ابعاث الاشعة السينية تتفجر بعيدا عن الثقوب السوداء الى خارج المجرة على شكل حزمة ضيقة و بسرعة قريبة جدا من سرعة الضوء لتقطع مئات الالاف من السنين الضوئية . كما تشير احدى النظريات الأكثر قبولا الى ان النوع 1 و النوع 2 من نوى المجرات النشطة هي نفس الاجسام مرئيةً من زاوية مختلفة .. على افتراض ان الثقب الاسود المركزي يكون محاطا بسحب كثيفة من الغاز و الغبار حلقية الشكل (على شكل دونات سميكة) فان ظهور النجم سيختلف بحسب زاوية رصده .. فان كانت من اعلى الثقب يُعتبر من النوع 1 , اما اذا كانت بموازاة الحواف الجانبية للسحب الحلقية فهي من النوع 2 .
نالت هذه النظرية قبولا واسعا بين علماء الفلك لتمكنها من تفسير الكثير مما تم رصده عن المجرات النشيطة .. و رغم انها لم تجب عن عدد من التساؤلات المطروحة لكن تكمن اهميتها في امكانية تطبيقها على النجوم الزائفة التي تصل طاقة ثقوبها السوداء المركزية الى اضعاف طاقة الثقوب السوداء الموجودة في مراكز المجرات النشطة و لكن .. هل يمكن – ولأي فترة من الوقت– لسحابة الغاز الملتفة حول الثقب الاسود ان تستمر بتوليد الطاقة بهذا المعدل الهائل؟
افادت البحوث التي قام بها مرصد شاندرا حول النجوم الزائفة بإمكانية استمرارها على هذا النحو , بالاضافة الى ذلك تم اكتشاف العديد من النجوم الزائفة التي تعد مرشحة بقوة لتُصنف ضمن النوع الثاني من النظرية.. هذه الاجسام قد لا تبدو واضحة في الموجات الضوئية و لكن معاينات الاشعة السينية قادت الى استنتاج مفاده بان "الثقوب السوداء العملاقة المنتشرة في الكون اعلى بكثير مما تشير اليه معاينات التلسكوبات البصرية".
المصدر: http://chandra.harvard.edu/xray_sources/quasars.htm

الاكـــوان الموازيـــة
ما زالت فكرة العوالم الموازية لعالمنا تشدني،حيث أثبتت نتائج قياس الأشعة بمسبار {WMAP} أن التجمعات المجرية {Galaxy cluster} يتجهون نحو شيء مجهول في إتجاه واحد عكس ما تنبأت به بعض نظريات التوسع الكوني التي تفترض أن الكون يتوسع بجميع الإتجاهات بصفة فوضوية،و هذا الشيء المجهول رجحه العلماء بعالم موازي لعالمنا فتجمعات المجرية تتجه بحركةٍ مشتركة كتيار في إتجاه واحد نحوهذه العوالم بسرعةٍ تتراوح بين {600-1000 km/s} و هذا ما يعرف بمصطلح {THE DARK FLOW}،هذا التدفق الذي يجذب المجرات إلى حافة الكون،و يمتد على طول الافق الكوني هو موجود قبل تضخم الزمكان،و يتجه في نفس إتجاه الانجذاب الأعظم {Great Attractor} ؛ المجرات القريبة من هذا الانجذاب تنحاز أقل نحو الأحمر {تأثير دوبلر} من باقي المجرات, و توسع هذا التدفق إلى حوالي 3 بلايين سنة ضوئية من أرضنا;حوالي خمس من الطريق عبر الكون.
هذه النتائج نشرت سنة 2008 في {The Astrophysical Journal} في بحثٍ قاده عالم الكونيات {Sasha Kashlinsky} . من ناحية أخرى تطرح هذه النظرية أنه في عالم موازي لعالمنا كل شيء يحتويه هو نسخة مطابقة لعالمنا و على جميع المقاييس،فقط لنفس السبب هنالك إختيار مختلف عن إختيار اختير في عالمنا.
فكرة العوالم الموازية قد تكون مجرد خيالٍ علمي للبعض،و لكنها تؤثر على توسع الكون و تجذب المجرات نحوها من ناحية،و لا تنفك تخاطبنا عبر الأمواج الثقالية { Gravitational waves} من ناحية أخرى،و كل ما علينا فعله هو الانصات......

علم الكونيات
تأتي كلمة cosmology "علم الكونيات" (من اليونانية κοσμος وهي تعني "العالم والكون" وكلمة λογος وهي تعني "كلمة أو دراسة"). ويدرس ذلك العلم الكون ككل.
كما يدرس علم الكون المادي بنية الكون من منظار واسع، وهو فرع من فروع علم الكونيات. ولقد وفر ذلك العلم فهماً عميقاً لتشكيل وتطور الكون. وتعتبر نظرية الانفجار العظيم أساسية لعلم الكونيات الحديث، حيث بدأ الكون في نقطة مفردة من الوقت، ثم توسع على مدى 13.7 جير ليصل إلى حالته الراهنة. ويرجع مفهوم الانفجار الكبير إلى اكتشاف إشعاع الخلفية الميكروني الكوني في عام 1965.
وفي سياق هذا التوسع، تعرض الكون لعدة مراحل تطورية. وفي اللحظات الأولية، كانت هناك نظرية مفادها أن الكون قد شهد تضخم كوني سريع جداًً، أدى إلى تجانس شروط بدأ الكون. ثم أدت عملية الاصطناع النووي إلى توافر العناصر في الكون الأولي.
وعندما تكونت الذرات الأولية، أصبح الفضاء شفافاً، حيث تنبعث منه الطاقة في شكل إشعاع الخلفية الميكروني الكوني.ثم تعرض الكون المتسع لعصر مظلم بسبب الافتقار إلى مصادر الطاقة النجمية.
وبدأ الهيكل الهرمي للمادة في التشكيل من خلال اختلافات دقيقة في كثافة الكتلة. وتراكمت المادة في المناطق الكثيفة، لتكون سحب من الغاز والنجوم الأولية. تسببت هذه النجوم الضخمة في حدوث إعادة التأين ويعتقد أنها قد خلقت العديد من العناصر الثقيلة في الكون الأولي الذي يميل إلى الانصهار مكوناً عناصر أخف لتوسيع الدورة.
وتتجمع عناقيد الجاذبية لتكون خيوط مجرية، تاركةً فراغات في الفجوات. وتندمج مجموعات من الغاز والغبار تدريجياً لتشكل المجرات البدائية الأولية. وبمرور الوقت، أدى ذلك إلى سحب المزيد من المواد، وهي عادةً ما تنتظم في مجموعات وعناقيد من المجرات، ثم تكون عنقود مجري هائل.
ويعتبر وجود المادة المظلمة، والطاقة المظلمة أساسياً لهيكل الكون. وهي تعتبر الآن العناصر المهيمنة التي تشكل 96 ٪ من كثافة الكون. ولهذا السبب، يتم بذل الكثير من الجهود في محاولة لفهم فيزياء تلك المكونات.

علم الفلك المجري
مراقبة هيكل الأذرع اللولبية لمجرة درب اللبانة
تدور مجموعتنا الشمسية داخل مجرة درب التبانة، وهي مجرة لولبية قضيبية وعضو بارز في المجموعة المحلية من المجرات. وهي كتلة دوارة تتكون من الغاز، والغبار، والنجوم وغيرها من الأجسام التي ترتبط معاً بواسطة جاذبية متبادلة. وحيث أن كوكب الأرض يقع ضمن الذراع الخارجية المغبرة، هناك أجزاء كبيرة من مجرة درب اللبانة لا يمكن رؤيتها.
ويقع القلب في مركز مجرة درب اللبانة، وهو تضخم قضيبي الشكل ذات ثقب أسود في الوسط. يحيط به أربعة أذرع أساسية ذات قلب لولبي.وهي منطقة تتميز بالتشكيل النشط للنجوم التي تحتوي على العديد من النجوم الصغيرة من النوع الأول.ويحيط بالقرص هالة مفلطحة من النجوم الكبيرة من النوع الثاني، بالإضافة إلى مجموعات كثيفة نسبياً من النجوم تعرف باسم التجمعات المغلقة.
وتقع البيئة بين النجمية بين النجوم، وهي منطقة ذات مواد متناثرة.وتخلق السحب الجزيئية الهيدروجينية وعناصر أخرى مناطق لتكوين النجوم داخل المناطق ذات كثافة مرتفعة.ويبدأ ذلك في شكل غمامة سوداء ترتكز وتنخفض (في أحجام تتحدد بطول الجينز) لتشكل نجوم أولية مضغوطة.
وكلما تظهر النجوم الضخمة بكثرة، تتحول السحابة إلى منطقة H II region، التي تتكون من غازات وبلازما متوهجة.وتعمل الرياح النجمية وانفجارات السوبرنوفا الناتجة عن هذه النجوم على تفريق السحب، وغالباً ما تترك وراءها مجموعات مفتوحة من النجوم الشابة.ثم تتناثر تلك المجموعات تدريجيا، وتنضم النجوم لسكان مجرة درب اللبانة.
أوضحت الدراسات الحركية للمادة داخل مجرة درب التبانة والمجرات الأخرى أن هناك كتل أكبر من المعروفة بالنسبة للمواد المرئية.وتظهر هالة مادية مظلمة، ويبدو أنها تسيطر على الكتلة، على الرغم من عدم تحديد طبيعة تلك المادة المظلمة.

علم الفلك خارج المجري
تعتبر دراسة الأجسام الموجودة خارج مجرتنا فرع من فروع علم الفلك المعنية بتكون وتطور المجرات؛ التصنيف والمورفولوجيا؛ وفحص المجرات النشطة، ومجموعات المجرات. ويعد الأخير مهم لفهم هيكل الكون.
تظهر هذه الصورة عدة أجسام لولبية زرقاء، التي هي صور متعددة لنفس المجرة، تتكرر بتأثير عدسة جاذبية عناقيد المجرات الصفراء الموجودة بالقرب من منتصف الصورة. وتنتج العدسة من مجال الجاذبية الخاص بالعنقود الذي يؤدي إلى انحناء الضوء لتضخيم وتشويه صورة جسم أكثر بعداً.
تنتظم معظم المجرات في أشكال مختلفة تسمح بخطط التصنيف.وهي عادةً ما تنقسم إلى مجرات لولبية، وبيضاوية، وغير منتظمة.
تأخذ المجرة البيضاوية الشكل المقطعي للإهليج. وتتحرك النجوم من خلال مدارات عشوائية ليس لها اتجاه معين.وتحتوى تلك المجرات على القليل من الغبار بين النجمي، ومناطق تشكيل النجوم، ونجوم كبيرة.وتقع المجرات الأهليلجية عادةً في قلب المجموعات المجرية، ويمكن أن تتشكل من خلال دمج المجرات الكبيرة.
تنتظم المجرة اللولبية من خلال قرص مسطح دائري ذات انتفاخ أو قضيب بارز في المركز، بالإضافة إلى أذرع مشرقة لولبية بالخارج. وتعتبر الأذرع مناطق مغبرة لتكوين النجوم حيث تنتج النجوم الشابة الضخمة درجة من درجات اللون الأزرق. وتحيط بالمجرات اللولبية هالة من النجوم الكبيرة سناً. وتعد كل من مجرة درب التبانة، ومجرة المرأة المسلسلة مجرات حلزونية.
وتتميز المجرات غير النظامية بأنها فوضوية، وهي ليست حلزونية ولا إهليلجية. يعتبر حوالي ربع المجرات غير نظامية، وتأتي الأشكال الغريبة لتلك المجرات نتيجة لتفاعل الجاذبية.
وتعد المجرة النشطة تشكيل ينبعث منه كمية كبيرة من طاقته من مصدر آخر غير النجوم، والغبار، والغاز، وتدعمه منطقة مدمجة في المركز، وهي عادةً ما يعتقد بأنها ثقب أسود هائل الحجم تنبعث منه إشعاعات من مواد ساقطة.
بينما تعتبر المجرة الراديوية مجرة نشطة، حيث أن الجزء الراديوي من الطيف مضيء جداً وينبعث منه كميات هائلة من أعمدة أو فصوص الغاز. وتشمل المجرات النشطة التي ينبعث منها طاقة إشعاعية عالية مجموعة مجرات سيفرت، والنجوم الزائفة، والمتوقدات. ويعتقد بأن النجوم الزائفة هي أكثر الأجسام إضاءةً في الكون المعروف.
ويتمثل الهيكل الكبير للكون من خلال مجموعات من المجرات. وينتظم ذلك الهيكل في تسلسل هرمي، ويعتبر العنقود المجري الهائل أكبر تلك الهياكل. وتتكون المادة المجمعة من خيوط وجدران، تاركةً فراغات كبيرة بينها.

علم دراسة الكواكب
يفحص مجال الفلك تجمع الكواكب، والأقمار، والكواكب القزمية، والمذانب، والكويكبات، وغيرها من الأجسام التي تدور حول الشمس، فضلا عن الكواكب التي تقع خارج المجموعة الشمسية. ولقد تم دراسة النظام الشمسي بشكل جيد نسبياً باستخدام التلسكوب في باديء الأمر، ثم من خلال المركبات الفضائية. وأدى ذلك إلى فهم كيفية تكوين وتطور الكواكب بشكل جيد وشامل، على الرغم من وجود العديد من الاكتشافات الجديدة.
تمثل البقعة السوداء في الجزء العلوي من الصورة شيطان غباري يتسلق جدار حفرة على سطح كوكب المريخ. ويخلق العمود المتحرك الملتف للغلاف الجوي لكوكب المريخ (مقارنةً بالإعصار الأرضي) الخط الداكن الطويل. صورة من وكالة ناسا
وينقسم النظام الشمسي إلى الكواكب الداخلية، وحزام الكويكبات، والكواكب الخارجية. تتكون الكواكب الصخرية الداخلية من كوكب عطارد، والزهرة، والأرض، والمريخ. بينما تضم الكواكب الغازية الخارجية كل من كوكب المشتري، وزحل، واورانوس، ونبتون. ويقع حزام كويبر بعد كوكب نبتون، وأخيراً توجد سحابة أورط التي قد تمتد على بعد سنة ضوئية.
وتكونت الكواكب من خلال قرص كوكبي كان يحيط بالشمس في أول عهدها.كون ذلك القرص كتل مادية تطورت مع الوقت لتصبح كواكب أولية، وتمت تلك العملية من خلال الجاذبية، والتصادم، والتراكم.ثم قام الضغط الاشعاعي الناتج من الرياح الشمسية بطرد معظم المواد التي لم تتطور بعد، ونجد أن الكواكب التي لديها كتل كافية هي التي حافظت على الغلاف الجوي الغازي. واستمرت الكواكب في طرد المواد المتبقية خلال فترة من القصف المكثف، والدليل على ذلك هو وجود حفر عديدة على سطح القمر. وخلال تلك الفترة، يمكن لبعض الكواكب الأولية أن تصطدم ببعضها البعض، وتلك هي الفرضية الرائدة حول كيفية تكون القمر.
وعندما يصل الكوكب إلى الكتلة الكافية، تعزل المواد ذات الكثافة المختلفة داخل الكوكب، وذلك خلال التمايز الكوكبي. ويمكن لهذه العملية أن تشكل نواة صخرية أو معدنية محاطة بغطاء وسطح خارجي. ويمكن أن تضم النواة مناطق صلبة وسائلة، بينما تنتج بعض النوى الكوكبية المجال المغناطيسي الخاص بها الذي يمكن أن يحمي غلافها الجوي من الرياح الشمسية.
تنتج الحرارة الداخلية لأي كوكب أو قمر من التصادمات التي خلقت الجسيم، والمواد المشعة (مثل اليورانيوم، والثوريوم، و26Al أو حرارة المد والجزر. تقوم بعض الكواكب والأقمار بتجميع الحرارة الكافية لدفع العمليات الجيولوجية مثل البراكين والتكتونيات. قد يتعرض سطح الكواكب التي تجمع أو تحتفظ بالغلاف الجوي للتعرية بفعل الرياح أو المياه. بينما تبرد الأجسام الصغيرة التي ليس لها حرارة مد وجزر بسرعة أكبر؛ ويتوقف نشاطها الجيولوجي باستثناء أثر البراكين.

علم الفلك النجمي
يجب علينا دراسة النجوم والتطور النجمي لنتمكن من فهم الكون. وتم تحديد الفيزياء الفلكية للنجوم من خلال الرصد والفهم النظري؛ بالإضافة إلى المحاكيات الحاسوبية الداخلية.
وتتكون النجوم داخل المناطق التي تحتوي على كمية كثيفة من الغبار والغاز، والمعروفة باسم السحب الجزيئية العملاقة. يمكن لشظايا السحب أن تصطدم ببعضها البعض عندما يحدث زعزعة لاستقرارها، وذلك بسبب الجاذبية لتشكل نجوم أولية.تسبب المناطق الرئيسية الساخنة ذات كثافة كافية اندماجاً نووياً، وبالتالي تخلق نجم تسلسل رئيسي.
خلقت معظم العناصر الأثقل من الهيدروجين والهليوم داخل نوى النجوم.
وتعتمد خصائص النجم الذي نتج من تلك العملية على الكتلة النجمية.وكلما كان النجم ثقيلاً، كلما زادت قوة إشراقه، وبالتالي يمتد الوقود الهيدروجيني بداخله بشكل أكبر.وبمرور الوقت، يتحول الوفود الهيدروجيني إلى غاز الهليوم، ويبدأ النجم في التطور. يتطلب الهليوم درجات حرارة أساسية مرتفعة لكي ينصهر، مما يجعل النجم يتمدد في الحجم، ويزيد في كثافته الأساسية. ويتمتع العملاق الأحمر الناتج عن ذلك بعمر قصير قبل أن يستهلك وقود الهليوم.ويمكن للنجوم الضخمة جداً أن تخضع لسلسلة من مراحل تطورية منخفضة، لأنها تؤدي إلى انصهار عناصر أثقل.
ويعتمد المصير النهائي للنجم على كتلته، وتصبح النجوم ذات كتلة أكبر من اشمس بثمانية أضعاف سوبر نوفا رئيسي للتصادم، في حين تكون النجوم الصغيرة سديم كوكبي، وتتطور مكونةً أقزام بيضاء وتشكل بقايا السوبرنوفا نجم نيوتروني كثيف، أما إذا كانت الكتلة النجمية ثلاث أضعاف الشمس على الأقل، تكون تلك البقايا ثقب أسود. ويمكن للنجوم الثنائية القريبة أن تتبع مسارات تطورية أكثر تعقيداً، مثل النقل الجماعي لقزم أبيض يحتمل أن يتسبب في حدوث سوبر نوفا. ويعتبر السديم الكوكبي والمستعر الأعظم ضروريين لتوزيع المعادن في البيئة بين النجمية؛ فلولا وجودهما، لتشكلت كل النجوم الجديدة (وأنظمتها الكوكبية) من الهيدروجين والهليوم فقط.

القياسات الفلكية والميكانيكا السماوية
يعتبر واحداً من أقدم مجالات علم الفلك وباقي العلوم، وهو يهتم بقياس المواقع السماوية.وكان من المهم معرفة موقع الشمس والقمر والكواكب والنجوم بدقة عبر التاريخ، وخاصة في الملاحة السماوية.
وأدى القياس الدقيق لمواقع الكواكب إلى فهم اضطرابات الجاذبية، بالإضافة إلى القدرة على تحديد المواقع الحالية والماضية لللكواكب بدقة أكثر. ويعرف هذا المجال باسم الميكانيكة السماوية.وسيساعد تعقب الأجسام المجاورة لكوكب الأرض في التنبؤ باللقاءات والاصطدامات المحتملة مع كوكب الأرض.
ويقدم قياس تزيح النجوم القريبة أساس سلم المسافات الكونية الذي يستخدم لقياس حجم الكون. كما يقدم قياس تزيح النجوم القريبة الأساس المطلق لخصائص النجوم البعيدة، لأنه يمكن مقارنة تلك الخصائص.كما يوضح قياس السرعة الشعاعية والحركة المناسبة الكينماتيكا الخاصة بهذه الأنظمة من خلال مجرة درب التبانة. كما تستخدم نتائج القياسات الفلكية لقياس توزيع المادة الداكنة داخل المجرة.
وخلال التسعينيات، استخدمت تقنية القياس الفلكي لقياس تمايل النجوم لكشف الكواكب الكبيرة خارج المجموعة الشمسية والتي تدور حول النجوم القريبة.

علم الفلك النظري
يستخدم علماء الفلك النظري مجموعة كبيرة من الأدوات التي تتضمن نماذج تحليلية (مثل البوليتروبات التي تحدد سلوكيات النجوم)، والتحليل العددي الحسابي.ولكل نوع بعض المزايا. وتعد النماذج التحليلية لأي عملية مفيدة في إعطاء نظرة ثاقبة حول ما يحدث. ويمكن أن تكشف النماذج العددية عن وجود ظواهر وآثار لا يمكن رؤيتها.
ويحاول أصحاب النظريات الفلكية أن يصنعوا نماذج نظرية ومعرفة النتائج الرصدية لتلك النماذج. وذلك يساعد المراقبين في البحث عن البيانات التي يمكن أن تدحض نموذجاً أو تساعد في الاختيار بين النماذج البديلة أو المتضاربة.
كما يحاول أصحاب النظريات أيضاً صناعة أو تعديل نماذج تأخذ في الحسبان البيانات الجديدة. وفي حالة وجود تناقض، يتجه العامة إلى عمل أقل تعديلات ممكنة للنموذج لاحتواء البيانات. وفي بعض الحالات، قد تؤدي البيانات المتناقضة إلى التخلي الكلي عن النموذج.
وتشمل المواضيع التي ناقشها علماء الفلك النظري: ديناميات النجوم والتطور؛ تكون المجرات؛ هياكل المواد الكبيرة في الكون؛ مصدر الأشعة الكونية؛ النسبية العامة وعلم الكونيات المادي، بما في ذلك علم الكون الوتري وastroparticle physics.وتعد الفيزياء الفلكية بمثابة أداة لقياس خصائص الهياكل الكبيرة، حيث تلعب الجاذبية دورا هاما في التحقيق في الظواهر الفيزيائية، بالإضافة إلى أنها أساس الثقب الأسود ودراسة موجات الجاذبية.
وتشمل بعض النظريات المقبولة والنماذج علم الفلك، وهي الآن مدرجة في نموذج لامبدا: الانفجار الكبير، والتضخم الكوني، والمادة لداكنة، والنظريات الأساسية في علم الفيزياء.
وفيما يلي بعض الأمثلة القليلة:
عملية فيزيائية أداة تجريبية نموذج نظري يفسر / بتنبأ
الجاذبية تلسكوب راديوي نظام الجاذبية الذاتي ظهور نظام النجوم
الانصهار النووي أطياف تطور النجوم كيف تضيء النجوم وكيف تتشكل المعادن
الانفجار الكبير تلسكوب هابل الفضائي توسيع الكون عمر الكون
التقلبات الكمية التضخم الكوني مشكلة السطحية
انهيار الجاذبية فلك الأشعة السينية نظرية النسبية العامة الثقوب السوداء الموجودة في مركز مجرة المرأة المسلسلة
دورة الـCNO في النجوم
تعد المادة المظلمة والطاقة المظلمة المواضيع الراهنة الرائدة في مجال علم الفلك، حيث أن اكتشاف تلك المواضيع والجدل حولها نشأ خلال دراسة المجرات.]الحقول الفرعية لعلم الفلك

فلك أشعة غاما
يهتم فلك أشعة غاما بدراسة الأجسام الفلكية ذات الأطياف الكهرومغناطيسية التي لديها أقصر أطوال موجية.يمكن رصد أشعة غاما مباشرةً من خلال الأقمار الصناعية مثل مرصد كومبتون لأشعة غاما أو بواسطة تلسكوب متخصص يسمى تلسكوب شيرينكوف للغلاف الجوي.
لا ترصد تلسكوبات شيرينكوف أشعة غاما، ولكنها ترصد ومضات من الضوء المرئي الذي أنتج عندما امتص الغلاف الجوي للكرة الأرضية أشعة غاما.
وتعد معظم مصادر اصدار أشعة غاما انفجارات نجمية ينتج منها أشعة غاما، وهي أجسام لا تصدر إلا أشعة جاما لمدة تتراوح من ملي ثانية إلى آلاف الثواني قبل أن تختفي.وتصدر 10 ٪ فقط من مصادر أشعة غاما تلك الإشعاعات لفترة طويلة.تشمل هذه الباعثات الثابتة لأشعة غاما النباض، والنجوم النيوترونية، ومرشحي الثقوب السوداء مثل النوى المجرية النشطة.

فلك أشعة الطاقة العالية
يهتم فلك الطاقة العالية بدراسة الأجسام الفلكية ذات الأطياف الكهرومغناطيسية التي لديها أطوال موجية عالية الطاقة.
الميادين التي لا تعتمد على الطيف الكهرومغناطيسي
يمكن رؤية بعض الأشياء من كوكب الأرض على بعد مسافات بعيدة، باستثناء الأشعة الكهرومغناطيسية.
وفي علم الفلك النيوتريني، يستخدم الفلكيون منشآت تحت الأرض لرصد النيوترينات مثل تجربة الگاليوم السوڤييتية ـ الأمريكية، وتجربة الكاليوم، وكاميوكا الثاني والثالث.وجاءت هذه النيوترونات أساساً من الشمس ومن المستعر الأعظم
وتتكون الأشعة الكونية من جزيئات عالية الطاقة يمكن أن تتحلل أو تمتص عند دخولها الغلاف الجوي لكوكب اللأرض، مما يؤدى إلى تكون مجموعة من الجسيمات. بالإضافة إلى ذلك، ستصبح بعض كواشف النيوترينات المستقبلية حساسة للنيوترونات الناتجة عن اختراق الأشعة الكونية للغلاف الجوي لكوكب الأرض.
ويعتبر علم الفلك الخاص بموجات الجاذبية نافذة جديدة من أنواع علم الفلك، وهو يهدف إلى استخدام كواشف موجات الجاذبية لجمع بيانات رصدية حول الجسيمات المدمجة. كما تم إنشاء بعض المراصد مثل مرصد الجاذبية الذي يعمل بتداخل ضوء الليزر (LIGO)، ولكن من الصعب رصد موجات الجاذبية.
واستفاد فلك الكواكب من الرصد المباشر الذي يأتي في شكل المركبات الفضائية والبعثات العينية.وهي تشمل البعثات ذات أجهزة الاستشعار عن بعد؛ والمركبات التي يمكنها القيام بتجارب فوق سطح المواد؛ والمؤثرات التي تسمح باستشعار المواد الدفينة عن بعد، والبعثات العائدة التي تسمح بالفحص المعملي المباشر