Khám phá không gian giúp chúng ta hiểu được vị trí của chúng ta trong vũ trụ và các hoạt động cơ bản của vũ trụ. Vùng đất rộng lớn ngoài bầu khí quyển Trái đất này chứa đầy những vật thể và hiện tượng hấp dẫn. Hãy bắt tay vào cuộc hành trình tìm hiểu một số khái niệm chính trong thiên văn học.
Vũ trụ là một không gian rộng lớn dường như vô tận, chứa đựng mọi thứ từ những hạt nhỏ nhất đến những thiên hà lớn nhất. Nó bao gồm hàng tỷ thiên hà , mỗi thiên hà chứa hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ ngôi sao, hành tinh và các thiên thể khác. Vũ trụ còn chứa những chất bí ẩn như vật chất tối và năng lượng tối , chiếm khoảng 96% tổng khối lượng-năng lượng.
Hệ mặt trời của chúng ta là một phần rất nhỏ của thiên hà Milky Way. Nó bao gồm Mặt trời , ngôi sao gần nhất của chúng ta và mọi thứ liên kết với nó bằng lực hấp dẫn, bao gồm tám hành tinh , mặt trăng của chúng và vô số tiểu hành tinh, sao chổi và hành tinh lùn. Bốn hành tinh bên trong (Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa) được gọi là các hành tinh trên mặt đất do thành phần đá của chúng. Bốn hành tinh bên ngoài (Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương) được gọi là hành tinh khí khổng lồ , với Sao Mộc và Sao Thổ chủ yếu là khí còn Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương là "người khổng lồ băng".
Các ngôi sao là những quả cầu plasma khổng lồ, phát sáng được giữ với nhau bằng trọng lực. Chúng hình thành từ các đám mây bụi và khí trong một quá trình gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân \(: 4 \textrm{ H} \rightarrow \textrm{Anh ta} + \textrm{năng lượng}\) , trong đó các nguyên tử hydro hợp nhất để tạo thành heli, giải phóng một lượng lớn năng lượng. Quá trình này mang lại cho các ngôi sao ánh sáng và sức nóng.
Thiên hà là hệ thống khổng lồ gồm các ngôi sao, tàn dư sao, khí liên sao, bụi và vật chất tối, liên kết với nhau bằng lực hấp dẫn. Dải Ngân hà, thiên hà của chúng ta, chỉ là một trong hàng tỷ thiên hà trong vũ trụ. Đó là một thiên hà xoắn ốc có đường kính khoảng 100.000 năm ánh sáng, chứa hơn 100 tỷ ngôi sao.
Kính thiên văn đóng một vai trò quan trọng trong sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ. Bằng cách thu thập bức xạ điện từ từ các thiên thể, kính thiên văn cho phép chúng ta quan sát các ngôi sao, hành tinh và thiên hà ở xa ngoài khả năng của mắt người.
Kính viễn vọng quang học thu thập ánh sáng khả kiến, phóng to và tập trung nó để tạo ra hình ảnh. Trong khi đó, kính thiên văn vô tuyến phát hiện sóng vô tuyến phát ra từ các vật thể trong không gian và kính viễn vọng không gian , như Kính viễn vọng Không gian Hubble, hoạt động bên ngoài bầu khí quyển Trái đất để cung cấp hình ảnh rõ ràng hơn so với kính viễn vọng trên mặt đất.
Việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất là một trong những mục tiêu theo đuổi hấp dẫn nhất trong thiên văn học. Các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để tìm kiếm các ngoại hành tinh , là những hành tinh nằm ngoài hệ mặt trời của chúng ta quay quanh các ngôi sao khác. Sứ mệnh Kepler, cùng với các kính thiên văn khác, đã xác định được hàng ngàn hành tinh này, một số hành tinh nằm trong vùng có thể ở được của ngôi sao của chúng, nơi có các điều kiện phù hợp để nước ở dạng lỏng - và có khả năng là sự sống - tồn tại.
Lỗ đen là một trong những vật thể bí ẩn nhất trong vũ trụ. Chúng là những vùng không gian nơi lực hấp dẫn mạnh đến mức không có gì, kể cả ánh sáng, có thể thoát ra được. Ranh giới mà không gì có thể thoát ra được gọi là chân trời sự kiện . Lỗ đen hình thành khi các ngôi sao lớn sụp đổ dưới lực hấp dẫn của chính chúng vào cuối vòng đời của chúng. Lỗ đen siêu lớn ở trung tâm Dải Ngân hà, được gọi là Sagittarius A*, có khối lượng tương đương khoảng bốn triệu lần khối lượng Mặt trời.
Lý thuyết Big Bang là mô hình vũ trụ học phổ biến mô tả sự phát triển ban đầu của Vũ trụ. Theo lý thuyết này, Vũ trụ đã giãn nở từ trạng thái mật độ rất cao và nhiệt độ cao khoảng 13,8 tỷ năm trước và tiếp tục giãn nở kể từ đó. Lý thuyết này được hỗ trợ bởi các quan sát như bức xạ nền vi sóng vũ trụ, sự phong phú của các nguyên tố ánh sáng và sự dịch chuyển đỏ của các thiên hà xa xôi.
Sóng hấp dẫn là những gợn sóng trong kết cấu không thời gian gây ra bởi một số quá trình mạnh mẽ và mạnh mẽ nhất trong vũ trụ. Albert Einstein đã dự đoán sự tồn tại của chúng vào năm 1916 như một phần của thuyết tương đối tổng quát của ông. Sóng hấp dẫn được phát hiện trực tiếp lần đầu tiên vào năm 2015 bởi Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO), xác nhận một trong những dự đoán cuối cùng của lý thuyết Einstein.
Thám hiểm không gian là sự khám phá vật lý ngoài không gian, bởi cả phi hành gia con người và tàu vũ trụ robot. Trong vài thập kỷ qua, nhân loại đã thực hiện nhiều sứ mệnh khác nhau để khám phá hệ mặt trời và hơn thế nữa. Các sứ mệnh đáng chú ý bao gồm cuộc đổ bộ lên mặt trăng Apollo, tàu vũ trụ Du hành, hiện đã đi vào không gian giữa các vì sao và tàu thám hiểm sao Hỏa, khám phá bề mặt sao Hỏa.
Hiểu được những điều kỳ diệu của không gian thông qua thiên văn học không chỉ cung cấp cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về nơi chúng ta đến mà còn về nơi chúng ta sẽ đến. Việc nghiên cứu thiên văn học đã dẫn đến những khám phá quan trọng và tiến bộ công nghệ. Khi tiếp tục khám phá những vùng đất rộng lớn của vũ trụ, chúng ta có thể tìm thấy câu trả lời cho một số câu hỏi lâu đời nhất của nhân loại và thậm chí có thể khám phá ra những câu hỏi mới để đặt ra. Vũ trụ chứa đầy những điều bí ẩn đang chờ được khám phá và thiên văn học chính là chìa khóa để mở ra những bí ẩn đó.
