天文学

天文学是一门自然科学，研究天体物体和宇宙中发生的现象。它使用数学，物理和化学来解释其起源和整体演变。感兴趣的对象包括行星，卫星，星星，星云，星系，陨石，小行星和彗星。相关现象包括超新星爆炸，伽玛射线爆发，类星体，大麻，脉冲星和宇宙微波背景辐射。更普遍地，天文学研究了源于地球大气层的一切。宇宙学是整个宇宙的天文学分支。

天文学是最古老的自然科学之一。记录历史上的早期文明使夜空有条不紊地观察。其中包括埃及人，巴比伦人，希腊人，印第安人，中国人，玛雅人以及许多美洲的古代土着人民。过去，天文学包括诸如天文学，天体导航，观察天文学和日历制作之类的多样化学科。

专业天文学分为观察和理论分支。观察天文学的重点是从天文学对象的观察中获取数据。然后，使用物理基本原理对该数据进行分析。理论天文学面向计算机或分析模型的开发，以描述天文学对象和现象。这两个字段相互补充。理论天文学旨在解释观察结果，并使用观察来确认理论结果。

天文学是业余爱好者发挥积极作用的为数不多的科学之一。对于瞬态事件的发现和观察尤其如此。业余天文学家帮助了许多重要的发现，例如寻找新的彗星。

词源

天文学（来自希腊语ἀστρονομία，来自ἄστρονAstron ，“星”，“星”和-VShingα -nomos的-Nomoia ，“法律”或“文化”或“文化”）的意思是“星星的律法”（或“星星的文化”（根据翻译的译文） 。天文学不应与占星术混淆，占星术是信仰体系，声称人类事务与天体物体的位置相关。尽管这两个领域具有共同的起源，但它们现在完全不同。

使用术语“天文学”和“天体物理学”

“天文学”和“天体物理学”是同义词。基于严格的字典定义，“天文学”是指“在地球大气和物理和化学特性之外对物体和物质的研究”，而“天体物理学”是指涉及行为，物理特性，物理特性的天文学分支，以及天体对象和现象的动态过程”。在某些情况下，就像弗兰克·舒（ Frank Shu）的介绍性教科书《物理宇宙》的引入中一样，“天文学”可以用来描述该主题的定性研究，而“天体物理学”用于描述该主题面向物理学的版本。但是，由于大多数现代天文学研究都涉及与物理学有关的受试者，因此现代天文学实际上称为天体物理学。某些田地，例如天文统计，纯粹是天文学，而不是天体物理学。科学家对该主题进行研究的各个部门都可能使用“天文学”和“天体物理学”，部分取决于该部门是否与物理部门相关，许多专业的天文学家具有物理学而不是天文学学位。该领域领先的科学期刊的一些标题包括《天文学杂志》 ， 《天体物理学杂志》以及天文学和天体物理学。

历史

远古时代

在历史的早期，天文学仅包括对肉眼可见物体运动的观察和预测。在某些地方，早期文化组装了可能具有天文学目的的大规模文物。除了仪式的用途外，还可以使用这些观测值来确定季节，这是了解何时种植作物以及了解一年的长度的重要因素。

在发明望远镜之类的工具之前，使用肉眼对星星进行了早期研究。随着文明的发展，最著名的是在埃及，美索不达米亚，希腊，波斯，印度，中国和中美洲，天文观测者也被组装在一起，并就宇宙性质的想法开始发展。大多数早期的天文学包括绘制恒星和行星的位置，这是一门被称为天文统计的科学。从这些观察结果中，对行星运动的早期思想形成了，哲学上探讨了宇宙中太阳，月亮和地球的本质。据信地球是阳光，月亮和星星围绕它旋转的宇宙中心。这被称为以托勒密命名的宇宙的地心模型或托勒密系统。

一个特别重要的早期发展是数学和科学天文学的开始，该天文学始于巴比伦人，他们为后来在许多其他文明中发展的天文学传统奠定了基础。巴比伦人发现，月球黯然失色的重复周期被称为莎罗斯。

在巴比伦人之后，在古希腊和希腊世界中取得了重大的天文学进步。从一开始就通过寻求对天体现象的理性，物理解释来表征希腊天文学。在公元前3世纪， Samos的Aristarchus估计了月球和太阳的大小和距离，他提出了一个太阳系模型，地球和行星围绕太阳旋转，现在称为HeliePentric模型。在公元前2世纪，河马发现了进步，计算了月球的大小和距离，并发明了最早已知的天文设备，例如Astrolabe 。 Hipparchus还创建了1020颗恒星的全面目录，北半球的大多数星座都来自希腊天文学。 Antikythera机构（约公元前150 - 80年）是一台早期的模拟计算机，旨在计算给定日期的太阳，月亮和行星的位置。直到14世纪，机械天文钟出现在欧洲，才出现了类似复杂性的技术文物。

中世纪

中世纪欧洲拥有许多重要的天文学家。沃灵福德的理查德（1292–1336）为天文学和钟表做出了重大贡献，包括发明第一个天文钟的发明，矩形允许测量行星与其他天文机构之间的角度，以及一个称为赤道的赤道，称为Albion 。可以用于天文学计算，例如月球，太阳和行星纵向，可以预测日食。妮可·奥斯梅（Nicole Oresme）（1320–1382）和让·伯里丹（ Jean Buridan ）（1300–1361）首先讨论了地球旋转的证据，此外，布里达（Buridan）还发展了动力学理论（现代科学理论的惯性科学理论），该理论能够展示星球在没有天使干预的情况下可以运动。 Georg von Peuerbach （1423–1461）和RegioMontanus （1436–1476）在数十年后的哥白尼发展中心发展中，使天文学进步对哥白尼的发展产生了影响。

天文学在伊斯兰世界和世界其他地区蓬勃发展。这导致到了9世纪初期，穆斯林世界中第一个天文观测者的出现。在964年，波斯穆斯林天文学家阿卜杜勒·拉赫曼·苏菲（Abd al-Rahman al-Sufi）在他的《固定之星》中描述了当地最大的星系的仙女座银河系。 SN 1006超新星是录制历史上最明显的恒星事件，是埃及阿拉伯天文学家Ali Ibn Ridwan和中国天文学家在1006年观察到的。天堂是移动的，不是固定的。一些对科学做出重大贡献的著名伊斯兰（主要是波斯语和阿拉伯）包括Al-Battani ， Thebit ， Abd al-Rahman al-Sufi ， Biruni ， AbūIshāqibrāhīmAl-Zarqālī ，Al-Birjandi， Al-Birjandi和The Astronomens Maragheh和Samarkand天文台。在此期间，天文学家引入了许多阿拉伯语名称，现在用於单个恒星。

还认为，大津巴布韦和廷巴克图的废墟可能已经容纳了天文学观测。在后古典的西非，天文学家研究了恒星的运动和与季节的关系，根据复杂的数学计算，天上的制作图表以及其他行星的轨道的精确图。 Songhai历史学家Mahmud Kati在1583年8月记录了流星淋浴。欧洲人此前曾认为，在殖民前中世纪期间，撒哈拉以南非洲没有天文学观察，但现代发现表明。

在六个世纪以来，罗马天主教会在中世纪后期恢复古代学习到启蒙运动），比所有其他机构都为天文学的研究提供了更多的财务和社会支持。教会的动机中是找到复活节的日期。

科学革命

在文艺复兴时期，尼古拉斯·哥白尼（Nicolaus Copernicus）提出了一个太阳系的中心模型。他的作品由伽利略·伽利略（Galileo Galilei）捍卫，并由约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）扩展。开普勒是第一个设计一个系统的系统，该系统正确描述了围绕太阳行星的运动的细节。但是，开普勒没有成功地制定他写下的法律背后的理论。艾萨克·牛顿（Isaac Newton）发明了天体动力和重力定律，最终解释了行星的动作。牛顿还开发了反射望远镜。

望远镜的大小和质量的改善导致了进一步的发现。英国天文学家约翰·弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed）分类了3000颗星，由尼古拉斯·路易斯·德·拉卡耶（Nicolas Louis de Lacaille）制作了更广泛的明星目录。天文学家威廉·赫歇尔（William Herschel）制作了详细的雾化和簇目录，并在1781年发现了天王星，这是第一个新的星球。

在18-19世纪中，莱昂哈德·欧拉（Leonhard Euler） ，亚历克西斯·克劳德·克莱拉特（Alexis Claude Clairaut ）和让·勒·隆德·阿尔伯特（ Jean Le Rond d'Alembert）对三体问题的研究导致了对月球和行星运动的更准确的预测。约瑟夫·路易斯·拉格兰奇（Joseph-Louis Lagrange）和皮埃尔·西蒙·拉普拉斯（Pierre Simon Laplace）进一步完善了这项工作，从而使行星和卫星的质量可以从其扰动中估算出来。

随着新技术的引入，包括光谱和摄影，天文学的取得了重大进展。约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫（Joseph von Fraunhofer）在1814 - 15年的太阳谱中发现了约600个频段，1859年，古斯塔夫·基希霍夫（Gustav Kirchhoff）归因于不同元素的存在。事实证明，恒星类似于地球自身的阳光，但温度，质量和尺寸范围很广。

地球银河系的存在，是银河系，因为它自己的一群恒星仅在20世纪被证明，并存在着“外部”星系的存在。这些星系的衰退导致发现了宇宙的扩张。理论天文学引起了人们对黑洞和中子星等物体的存在的猜测，这些物体被用来解释如类星体，脉冲星，大麻和射电星系等观察到的现象。物理宇宙学在20世纪取得了巨大进步。在1900年代初期，大爆炸理论的模型被制定了，由宇宙微波背景辐射，哈勃定律和元素的宇宙学丰度得到了广泛的证明。空间望远镜已启用了通常被大气阻断或模糊的电磁光谱的部分测量。 2016年2月，据透露， Ligo项目在前9月发现了引力波的证据。

观察天文学

有关天体和其他物体的主要信息来源是可见光或更一般的电磁辐射。观察天文学可以根据进行观测值的电磁谱的相应区域进行分类。可以从地球的表面观察到频谱的某些部分，而其他部分只能从高海拔地区或地球大气中观察到。下面给出了有关这些子字段的具体信息。

射电天文学

射电天文学使用辐射，波长大于大约一毫米，在可见范围之外。射电天文学与大多数其他形式的观察天文学不同，因为观察到的无线电波可以视为波，而不是离散的光子。因此，测量无线电波的振幅和相位相对容易，而在较短的波长下，这并不容易完成。

尽管某些无线电波是由天文对象直接发射的，这是热发射的产物，但观察到的大多数无线电发射是同步辐射的结果，同步辐射是当电子轨道磁场轨道磁场时产生的。此外，在无线电波长下可观察到由星际气体产生的许多光谱线，尤其是在21 cm处的氢光谱线。

在无线电波长，包括超新星，星际气体，脉冲星和活性银河核的无线电波长下，可以观察到许多其他物体。

红外天文学

红外天文学建立在对红外辐射的检测和分析上，波长比红光更长，并且超出了我们视力范围。红外光谱对于研究太冷而无法辐射可见光的物体，例如行星，折叠盘或星云，其光被灰尘阻塞。红外线的较长波长可以穿透遮挡可见光的灰尘云，从而可以观察到嵌入分子云和星系岩心的年轻恒星。宽场红外调查探险家（Wise）的观察在揭示大量银河质恒定量及其寄主星团方面特别有效。除了接近可见光的红外波长外，这种辐射会被大气或掩盖的大量吸收，因为大气本身会产生明显的红外发射。因此，红外天文台必须位于地球上或太空中的高干燥位置。一些分子在红外线中强烈辐射。这允许研究空间的化学；更具体地说，它可以检测到彗星中的水。

光学天文学

从历史上看，光学天文学，也称为可见光天文学，是天文学最古老的形式。观察结果最初是手工绘制的。在19世纪后期和20世纪的大部分时间里，使用摄影设备制作了图像。现代图像是使用数字探测器制作的，尤其是使用电荷耦合设备（CCD）并在现代介质上记录的。尽管可见光本身从大约4000Å到7000Å（400 nm至700 nm），但可以使用相同的设备观察一些近紫外线和近红外辐射。

紫外线天文学

紫外线天文学采用大约100至3200Å（10至320 nm）之间的紫外线波长。这些波长处的光被地球的大气吸收，需要对这些波长进行观察，以便从高层大气或太空中进行。紫外线天文学最适合研究该波带中非常明亮的热蓝星（ OB恒星）的热辐射和光谱发射线。这包括其他星系中的蓝色恒星，这些星系是几种紫外线调查的靶标。在紫外线中通常观察到的其他物体包括行星星云，超新星残留物和活跃的银河核。但是，由于紫外线很容易被星际灰尘吸收，因此必须调整紫外线测量。

X射线天文学

X射线天文学使用X射线波长。通常，X射线辐射是通过同步加速器发射（绕着磁场线的电子的结果），高于10 ⁷ （1000万）开尔文^的薄气的热发射以及厚气的热发射产生的。由于X射线被地球的大气吸收，因此所有X射线观察都必须从高空气球，火箭或X射线天文学卫星中进行。值得注意的X射线源包括X射线二进制文件，脉冲星，超新星残留物，椭圆星系，星系簇和活性银河核。

伽马射线天文学

伽玛射线天文学观察到电磁光谱最短波长的天文对象。可以直接通过卫星（例如康普顿伽玛天文台）或称为大气切伦科夫望远镜的专门望远镜观察到伽马射线。 Cherenkov望远镜无法直接检测到伽马射线，而是检测到伽马射线被地球大气吸收时产生的可见光闪光。

大多数伽玛射线发射来源实际上是伽马射线爆发，仅在褪色之前几毫秒至数千秒钟产生伽玛辐射。只有10％的伽马射线来源是非传输来源。这些稳定的伽马射线发射器包括脉冲星，中子星和黑洞候选物，例如活性银河核。

不基于电磁频谱的字段

除了电磁辐射外，还可以从地球观察到其他一些源自距离的事件。

在中微子天文学中，天文学家使用了严重屏蔽的地下设施，例如Sage ， Gallex和Kamioka II/III ，以检测中微子。从地球流中的绝大多数中微子源自太阳，但也从Supernova 1987a中检测到了24个中微子。宇宙射线由非常高的能量颗粒（原子核）组成，它们在进入地球大气时可能会腐烂或吸收，从而导致一系列辅助颗粒，可以通过当前的观测值检测到。当宇宙射线撞击地球大气时，一些未来的中微子探测器也可能对产生的颗粒敏感。

引力波天文学是一个新兴的天文学领域，它采用重力波检测器来收集有关远距离物体的观察数据。已经构建了一些观测值，例如激光干涉仪重力天文台Ligo 。 Ligo于2015年9月14日首次检测，观察了二进制黑洞的重力波。 2015年12月26日检测到第二次引力波，应继续进行其他观测，但重力波需要极灵敏的仪器。

使用电磁辐射，中微子或重力波和其他互补信息进行观察的组合被称为多通信天文学。

天文学和天体力学

天文学和所有科学中最古老的领域之一是测量天体的位置。从历史上看，对太阳，月亮，行星和恒星位置的准确知识在天体导航（使用天体对象引导导航）和日历制作中至关重要。

仔细测量行星的位置已导致对重力扰动的扎实理解，并能够精确地确定行星的过去和将来位置，这是一种称为天体力学的领域。最近，对近地物体的跟踪将允许预测地球与这些物体的紧密相遇或潜在碰撞。

附近恒星的恒星视差的测量在宇宙距离梯子中提供了基线，用于测量宇宙的尺度。附近恒星的视差测量为更遥远的恒星的性质提供了绝对基线，因为可以比较它们的性质。径向速度和恒星适当运动的测量使天文学家可以通过银河系的银河系绘制这些系统的运动。天文学结果是计算银河系中推测暗物质的分布的基础。

在1990年代，使用附近恒星的恒星摇摆的测量被用来检测绕着这些恒星的大型外行星。

理论天文学

理论天文学家使用多种工具，包括分析模型和计算数值模拟。每个都有其特殊的优势。一个过程的分析模型更适合更广泛地了解正在发生的事情的核心。数值模型揭示了现象的存在和其他未观察到的影响。

天文学的理论家努力创建基于现有观察和已知物理学的理论模型，并预测这些模型的观察结果。模型预测的现象的观察使天文学家可以在几种替代或冲突模型之间进行选择。理论家还修改现有模型以考虑新的观察结果。在某些情况下，与模型不一致的大量观察数据可能会导致大部分或完全放弃它，因为对于地理理论，浮力于以太的存在以及宇宙进化的稳态模型。

理论天文学家建模的现象包括：

• 恒星动力和进化
• 星系形成
• 宇宙中物质的大规模分布
• 宇宙射线的起源
• 一般相对论和物理宇宙学，包括弦宇宙学和Astroparticle物理学。

现代理论天文学反映了自1990年代以来观察的巨大进步，包括对宇宙微波背景，遥远的超新星和星系红移的研究，这导致了标准的宇宙学模型的发展。该模型要求宇宙包含大量的暗物质和深色能量，其性质目前尚不清楚，但该模型给出了与许多不同观察结果非常吻合的详细预测。

特定子场

天体物理学

天体物理学是使用物理和化学原理“确定天文学物体的性质，而不是它们在太空中的位置或运动”的天文学分支。研究的物体包括太阳，其他恒星，星系，极性行星，星际介质和宇宙微波背景。在电磁谱的所有部分都检查了它们的排放，所检查的性能包括发光度，密度，温度和化学组成。由于天体物理学是一个非常广泛的主题，因此天体物理学家通常应用许多物理学学科，包括力学，电磁，统计力学，热力学，量子力学，相对论，核和粒子物理学以及原子和分子物理学。

实际上，现代天文学研究通常涉及理论和观察物理学领域的大量工作。天体物理学家的一些研究领域包括他们试图确定暗物质，暗能量和黑洞的特性；无论时间旅行是否可能，都可以形成虫洞，或者存在多重宇宙；以及宇宙的起源和最终命运。理论天体物理学家还研究的主题包括太阳系的形成和进化。恒星动力和进化；星系形成和进化；磁水动力学；宇宙中物质的大规模结构；宇宙射线的起源；一般相对论和物理宇宙学，包括弦宇宙学和Astroparticle物理学。

星体化学

天文学是对宇宙中分子的丰度和反应的研究，以及它们与辐射的相互作用。该学科是天文学和化学的重叠。 “星体化学”一词可以应用于太阳系和星际介质。太阳系对像中元素和同位素比的丰度（例如陨石）的研究也称为宇宙化学，而对星际原子和分子的研究及其与辐射的相互作用有时称为分子天体物理学。分子气云的形成，原子和化学组成，进化和命运特别感兴趣，因为太阳系形成了太阳系形成的这些云。该领域的研究有助于理解太阳系的形成，地球的起源和地质， riogenogeny以及气候和海洋的起源。

天体生物学

天文学是一个跨学科科学领域，与宇宙中生命的起源，早期进化，分布和未来有关。天体生物学考虑了是否存在外星生命的问题，以及人类如何检测它。术语外生物学相似。

天体生物学利用分子生物学，生物物理学，生物化学，化学，天文学，物理宇宙学，外部球门学和地质学来研究其他世界上生命的可能性，并帮助识别与地球上可能不同的生物圈。生命的起源和早期演变是天体生物学学科的不可分割的一部分。天体生物学涉及对现有科学数据的解释，尽管人们娱乐以提供背景，但天文学主要涉及牢固地符合现有科学理论的假设。

这个跨学科的领域包括对行星系统起源的研究，空间中有机化合物的起源，岩石 - 水 - 碳相互作用，地球上的物物生成，行星可行性，对生命检测的生物签名的研究以及生命潜在适应生命的潜力的研究地球和外太空的挑战。

物理宇宙学

宇宙学（来自希腊语κόσμος （ Kosmos ）“世界，宇宙”和λόγος （徽标）“ word，study”或字面上的“逻辑”）可以被视为整个宇宙的研究。

对宇宙的大规模结构的观察，一个称为物理宇宙学的分支，对宇宙的形成和演变提供了深刻的了解。现代宇宙学的基础是对大爆炸的良好感知理论，其中我们的宇宙始于一个时间点，此后在138亿年内扩大到目前的状况。大爆炸的概念可以追溯到1965年的微波背景辐射的发现。

在这一扩展过程中，宇宙经历了几个进化阶段。在很早的时候，理论上认为宇宙经历了非常快速的宇宙通胀，从而使起始条件匀浆。此后，核合成产生了早期宇宙的元素丰度。 （另请参见Nucleocosmodonology 。）

当第一个由原始离子海洋形成的第一个中性原子，空间变得透明，释放了今天视为微波背景辐射的能量。由于缺乏恒星的能源，扩大的宇宙随后经历了黑暗时代。

物质的分层结构从空间质量密度的微小变化开始形成。物质积累在最密集的地区，形成气体云和最早的恒星，人口III恒星。这些巨大的恒星触发了电离过程，据信据信在早期宇宙中产生了许多重元素，通过核衰减，产生了较轻的元素，从而使核合成的循环持续更长。

重力聚集聚集在细丝中，在间隙中留下空隙。逐渐地，天然气和尘埃组织合并以形成第一个原始星系。随着时间的流逝，这些物质会增加更多的物质，并且经常被组织成星系的组和簇，然后分为大型超级分类器。

宇宙结构的基础是暗物质和暗能量的存在。这些现在被认为是其主要组成部分，占宇宙质量的96％。因此，在尝试了解这些组件的物理学方面花费了很多努力。

外层面的天文学

对我们银河系以外的物体的研究是天文学的一个分支，与星系的形成和演化，它们的形态（描述）和分类，观察活跃星系的观察以及大规模的星系组和星系群。最后，后者对于理解宇宙的大规模结构很重要。

大多数星系被组织成不同的形状，可以进行分类方案。它们通常分为螺旋，椭圆形和不规则星系。

顾名思义，椭圆星系具有椭圆形的横截面形状。恒星沿着随机轨道移动，没有首选方向。这些星系几乎没有星际灰尘，几乎没有星形的区域和较老的恒星。椭圆星系可能是由其他星系合并形成的。

螺旋星系被组织成一个平坦的旋转磁盘，通常在中心有突出的凸起或杆，并落在螺旋式的螺旋式螺旋式的手臂上。手臂是尘土飞扬的恒星形成区域，其中巨大的年轻星星在其中产生蓝色的色调。螺旋星系通常被较老的恒星光环包围。银河系和我们最近的星系邻居之一，仙女座星系都是螺旋星系。

不规则的星系外观混乱，既不是螺旋形的也不是椭圆形的。大约四分之一的星系是不规则的，此类星系的特殊形状可能是重力相互作用的结果。

主动星系是从恒星，灰尘和气体以外的其他来源发出大量能量的地层。它由核心的紧凑型区域提供动力，被认为是一个超级质量的黑洞，它从活动内材料发出辐射。射电星系是一个活跃的星系，在频谱的无线电部分中非常发光，并且正在排放巨大的气体或裂片。发射较短频率，高能辐射的活跃星系包括塞弗特星系，类星体和大麻。据信类星体是已知宇宙中最一致的发光物体。

宇宙的大规模结构由星系组和星系簇表示。该结构被组织成一个分组的层次结构，其中最大的是超级群体。集体物质成形成细丝和墙壁，在之间留下了大空隙。

银河天文学

在银河系中的太阳系轨道，这是一个被禁止的螺旋星系，是当地星系组的杰出成员。它是通过相互重力吸引力固定在一起的气体，灰尘，恒星和其他物体的旋转质量。由于地球位于尘土飞扬的外臂内，因此，银河系中有很大一部分被视线遮盖。

在银河系的中心是核心，它是一个条形的凸起，据信它是其中心的超大型黑洞。这被核心螺旋的四个主要臂所包围。这是一个活跃的恒星形成区域，其中包含许多年轻的人口I星。该磁盘被较老的人口II恒星的球体光环以及相对密集的恒星浓度所包围，称为球状簇。

恒星之间是星际介质，这是一个稀疏物质的区域。在最密集的区域，分子氢和其他元素的分子云会产生星形形成区域。这些始于紧凑的固有核心或深色星云，该核心浓缩和塌陷（由牛仔裤长度确定）以形成紧凑的质体。

随着较大的恒星出现，它们将云转化为发光气体和等离子体的H II区域（电离原子氢）。这些恒星的恒星风和超新星爆炸最终导致云散布，通常会留下一个或多个年轻的开放式恒星簇。这些簇逐渐散布，星星加入了银河系的人口。

对银河系和其他星系的物质的运动学研究表明，质量比可见物质所能说明的要多。尽管这种暗物质的性质仍然不确定，但暗物质光环似乎占主导地位。

恒星天文学

恒星和恒星进化的研究对于我们对宇宙的理解至关重要。恒星的天体物理学是通过观察和理论理解来确定的。以及内部计算机模拟。恒星形成发生在尘埃和气体的密集区域，称为巨型分子云。当不稳定时，云碎片可能在重力的影响下崩溃，形成一个原恒星。一个足够密集且热的核心区域将触发核融合，从而产生主要序列恒星。

几乎所有比氢和氦气都重的元素都是在恒星内部产生的。

所得星的特征主要取决于其起始质量。恒星越大，其发光度越大，并且将其氢燃料融合到其核心中的速度越快。随着时间的流逝，这种氢燃料被完全转化为氦气，并且恒星开始发展。氦的融合需要更高的核心温度。足够高的核心温度的星星将其外层向外推，同时增加其核心密度。在核心弹性燃料中又消耗了氦气燃料之前，由扩展的外层形成的红色巨人寿命短。非常庞大的恒星还可以融合越来越重的元素，也会发生一系列进化阶段。

恒星的最终命运取决于其质量，质量的恒星大约是太阳成为核心倒塌超新星的八倍。当较小的星星从外层吹出，并以白色矮人的形式留在惰性核心后面。外层的射出形成了行星星云。超新星的残留物是一个密集的中子恒星，或者，如果恒星质量至少是太阳的三倍，则是黑洞。紧密绕行的二进制恒星可以遵循更复杂的进化路径，例如传质转移到可能引起超新星的白色矮人伴侣中。行星星云和超新星通过融合到星际培养基中的恒星中产生的“金属”。没有它们，所有新恒星（及其行星系统）将仅由氢和氦气形成。

太阳天文学

在大约八分钟的距离处，最经常研究的恒星是太阳，这是典型的主要序列矮人的G2级V，大约46亿年（GYR）（GYR）。太阳不被认为是可变的恒星，但是它确实会在被称为黑子周期的活动中发生周期性变化。这是黑子数11年的振荡。黑子是与强度磁性活动相关的低于平均温度的区域。

自从首次成为主序列以来，太阳的发光度稳步增加了40％。太阳还经历了亮度的周期性变化，可能会对地球产生重大影响。例如，据信，最低限度是在中世纪引起的冰河时代现像很小的。

在太阳的中心是核心区域，核融合的足够温度和压力。在芯上方的是辐射区，在该区域中，等离子体通过辐射传达了能量通量。在上面是对流区，气体材料主要通过称为对流的气体的物理位移来运输能量。据信，对流区域内的质量运动会产生产生黑子的磁性活动。太阳的可见外表面称为光球。在该层上方是一个被称为染色层的薄区域。这被迅速升高温度的过渡区域围绕，最后被超热的电晕所包围。

等离子体颗粒的太阳风不断从太阳向外流，直到在太阳系的最外部极限到达螺旋膜。当太阳风经过地球时，它与地球的磁场（磁层）相互作用并偏转太阳风，但是捕获了一些构成包围地球的范艾伦辐射带。当太阳风颗粒被磁通线引导到地球极区域时，产生了极光，然后线下降到大气中。

行星科学

行星科学是对行星，卫星，矮人行星，彗星，小行星和其他绕太阳的尸体以及外星行星的组合的研究。最初通过望远镜进行了相对良好的研究，然后通过航天器进行了很好的研究。尽管仍在做出许多新发现，但这为太阳行星系统的形成和演变提供了很好的总体理解。

太阳系被分为内部太阳系（细分为内行星和小行星带），外部太阳系（细分为外行星和半人马座），彗星，跨北极区（细分为Kuiper带，分为Kuiper带，以及散落的圆盘）和最远的区域（例如，地球层的边界和Oort云，可能会延伸至光年）。内部陆地行星由汞，金星，地球和火星组成。外部巨型行星是气体巨头（木星和土星）和冰巨人（天王星和海王星）。

这些行星是在围绕着早期太阳的原星磁盘上形成46亿年前的。通过包括重力吸引力，碰撞和积聚的过程，随着时间的流逝，磁盘形成了物质的团块。然后，太阳风的辐射压力驱逐了大多数未经调查的物质，只有那些具有足够质量的行星才能保持气态气氛。在强烈的轰炸期间，行星继续扫荡或弹出剩余的物质，这是由于月球上的许多冲击火山口证明的。在此期间，某些原始星et可能已经碰撞，其中一种碰撞可能形成了月球。

一旦行星达到足够的质量，在行星分化过程中，不同密度的材料在内部分离。这个过程可以形成石质或金属芯，周围是地幔和外壳。核心可能包括固体区域和液体区域，一些行星岩心会产生自己的磁场，可以保护其大气免受太阳风剥离。

行星或月球的内部热量是由放射性材料（例如铀， th和²⁶ al ）的腐烂产生的碰撞产生的，或者是由与其他物体相互作用引起的潮汐加热。一些行星和卫星会积聚足够的热量以驱动地质过程，例如火山和构造。那些积累或保留大气的人也会受到风或水的表面侵蚀。较小的身体，没有潮汐加热，更快冷却；除影响碎屑外，他们的地质活动停止了。

跨学科研究

天文学和天体物理学已经与其他主要科学领域建立了巨大的跨学科联系。考古学是利用考古学和人类学证据在文化背景下对古代或传统天文学的研究。天体生物学是对宇宙生物系统的出现和演变的研究，特别着重于非物体生命的可能性。 Astrostatistics是将统计数据应用于天体物理学对大量观察天体物理数据的分析。

在空间中发现的化学物质的研究，包括它们的形成，相互作用和破坏，称为星体化学。这些物质通常在分子云中发现，尽管它们也可能出现在低温恒星，棕色矮人和行星中。宇宙化学是对太阳系中发现的化学物质的研究，包括同位素比的元素和变化的起源。这两个领域都代表了天文学和化学学科的重叠。最后，作为“法医天文学”，天文学的方法已被用来解决艺术史和偶尔的法律问题。

业余天文学

天文学是业余爱好者可以贡献最多的科学之一。

总体而言，业余天文学家有时会通过消费者级别的设备或设备来观察各种天体和现象。业余天文学家的常见目标包括太阳，月球，行星，恒星，彗星，流星阵雨以及各种深色物体，例如星形簇，星系和星云。天文学俱乐部都位于世界各地，许多人都有帮助其成员建立并完成观察计划的计划，包括观察Messier（110个物体）中的所有物体或Herschel 400夜空中兴趣点目录的所有物体。业余天文学的一个分支，天文摄影，涉及拍摄夜空的照片。许多业余爱好者喜欢专注于观察特定对象，对像类型或感兴趣的事件类型。

大多数业余爱好者都在可见的波长下工作，但是许多实验可见光谱以外的波长。这包括在常规望远镜上使用红外过滤器，以及射电望远镜的使用。业余射电天文学的先驱是卡尔·詹斯基（Karl Jansky） ，他在1930年代开始在无线电波长上观察天空。许多业余天文学家使用自制望远镜或使用最初用于天文学研究的射电望远镜，但现在可以为业余爱好者使用（例如，一英里望远镜）。

业余天文学家继续为天文学领域做出科学贡献，这是业余爱好者仍然可以做出重大贡献的少数科学学科之一。业余爱好者可以进行掩盖测量，以改善次要行星的轨道。他们还可以发现彗星，并定期观察可变恒星。数字技术的改进使业余爱好者在天体摄影领域取得了令人印象深刻的进步。

天文学的未解决问题

在21世纪，天文学中仍然存在重要的未解决问题。有些是宇宙的范围：例如，暗物质和暗能量是什么？这些主导着宇宙的演变和命运，但它们的真实本质仍然未知。宇宙的最终命运是什么？为什么宇宙中锂的丰度比标准大爆炸模型低四倍？其他人与更具体的现像有关。例如，太阳系是正常的还是非典型的？恒星质谱的起源是什么？也就是说，为什么天文学家会观察到恒星质量的相同分布（初始质量功能） ，无论初始条件如何？同样，关于第一个星系的形成，超大质量黑洞的起源，超高能量宇宙射线的来源等等。

宇宙中还有其他生活吗？特别是还有其他聪明的生活吗？如果是这样，费米悖论的解释是什么？其他地方的生活存在具有重要的科学和哲学意义。

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