didžiausia pasaulyje Mauna Kea astronomijos observatorija Havajų saloje (Jungtinės Amerikos Valstijos)

astronòmija (gr. astronomia < astro… + nomos – dėsnis), mokslas, tiriantis Visatos materijos judėjimą, sandarą, kilmę ir evoliuciją, formuojantis mokslinį pasaulėvaizdį. Astronomija kilo iš žmogaus poreikio orientuotis erdvėje ir laike. Astronomijos šakos: astrofizika (šiuolaikinės astronomijos pagrindas), astrometrija ir dangaus mechanika. Pagrindinis astronomijos žinių apie kosminius kūnus šaltinis – jų skleidžiama arba nuo jų atsispindėjusi elektromagnetinė spinduliuotė, kosminiai spinduliai ir neutrinai, t. p. medžiaga, tiesiogiai patenkanti į Žemę iš kosmoso arba pargabenta erdvėlaiviais. Astronomijos taikymo sritys: Saulės, Mėnulio ir planetų padėčių numatymas kalendoriams; žvaigždžių koordinačių nustatymas ir laiko skaičiavimas navigacijos bei kosmonautikos tikslams; mokslinis Visatos pažinimas. Astronomija glaudžiai siejasi su nežemiškos gyvybės paieška (SETI, egzobiologija).

Astronomijos istorija

Seniausių (3–2 tūkstantmetis pr. Kr.) rašytinių astronomijos šaltinių rasta Mesopotamijoje, Egipte, Kinijoje, Centrinėje Amerikoje. Tai Saulės ir Mėnulio judėjimo bei užtemimų aprašymas ir kalendorių užuomazgos. Jau 6 a. pr. Kr. Pitagoras teigė, kad Žemė apvali, o 3 a. pr. Kr. Aristarchas Samietis – kad visus stebimus judėjimus danguje galima paaiškinti postulavus Žemės sukimąsi apie ašį, Mėnulio – aplink Žemę, o planetų – aplink Saulę. Suprantamesnė buvo geocentrinė pasaulio sistema, kurią 2 a. teoriškai pagrindė Klaudijas Ptolemajas veikale Almagestas, ir tai keturiolika šimtmečių stabdė kosmoso pažinimą. Hiparcho (2 a. pr. Kr.) dangaus kūnų stebėjimai yra bene svariausias indėlis į antikos astronomiją. Jis atrado precesiją ir išmatavo jos dydį, 6,5 minutės tikslumu nustatė metų trukmę, sudarė pirmąsias Saulės, Mėnulio ir planetų judėjimo lenteles bei pirmąjį ~850 žvaigždžių katalogą, kuriame pateiktos jų koordinatės ir spindesio vertės šešių ryškių skalėje. Revoliucijos astronomijoje pradžią 16 a. lėmė M. Koperniko veikalas Apie dangaus sferų sukimąsi (1543), kuriame pagrįsta heliocentrinė pasaulio sistema. J. Kepleris 1609–18 patobulino M. Koperniko sistemą ir remdamasis T. Brahe’s stebėjimais (1580–97) paskelbė tris planetų judėjimo elipsinėmis orbitomis aplink Saulę dėsnius (Keplerio dėsniai). I. Newtonas paaiškino šių dėsnių prigimtį (gravitacija). Tie darbai lėmė dangaus mechanikos atsiradimą. Ją 18 a. išplėtojo J. L. Lagrange’as ir P. S. de Laplace’as. Remiantis jų darbais buvo perprastas dangaus kūnų judėjimas ir teoriškai numatytos bei atrastos dar nežinomos planetos: Neptūnas 1846 ir Plutonas 1930.

Naujas astronomijos raidos tarpsnis prasidėjo 1609, kai G. Galilei panaudojo teleskopą astronominiams stebėjimams. Jis atrado Mėnulio kalnus, keturis Jupiterio palydovus, Saulės dėmes, Veneros fazes ir įrodė, kad Paukščių Tako juostą sudaro atskiros žvaigždės. E. Halley 1718 atrado žvaigždžių savuosius judėjimus ir įrodė, kad nėra nejudamų žvaigždžių sferos. F. W. Herschelis 18 a. pabaigoje savo gamybos teleskopais atliko pirmąsias dangaus apžvalgas; atrado Uraną (1781), nustatė Saulės judėjimą apekso kryptimi, sukūrė pirmąjį Galaktikos modelį, sudarė apie 2500 žvaigždžių spiečių ir ūkų bei apie 850 dvinarių žvaigždžių katalogus. F. G. W. Struve, F. W. Besselis ir T. Hendersonas atskirai vienas nuo kito 1837–38 išmatavo kelių žvaigždžių paralaksus ir pagal juos pirmą kartą nustatė tikruosius atstumus iki žvaigždžių. Astrofotografijos, astrofotometrijos ir astrospektroskopijos metodų taikymas lėmė astrofizikos atsiradimą. J. W. Draperis 1840 nufotografavo Mėnulį (pirmoji astronominė nuotrauka), o 1872 jo sūnus H. Draperis – pirmąjį žvaigždės (Vegos) spektrą. 1911–13 E. Hertzsprungas ir H. N. Russellas sudarė žvaigždžių spektrinių klasių (spektrinė klasifikacija) ir absoliučiųjų ryškių diagramą (Hertzsprungo ir Russello diagrama), kuri padėjo perprasti žvaigždžių evoliuciją. 1917 H. Shapley, remdamasis cefeidžių ir Lyros RR tipo žvaigždžių kamuoliniuose žvaigždžių spiečiuose stebėjimais, padarė išvadą, kad Galaktikos skersmuo apie 300 000 l.y. ir Saulė nėra jos centre. E. Hubble’is 1923 atrado cefeides Andromedos galaktikoje ir nustatė, kad atstumas iki jos apie 900 000 l.y. Šie atradimai parodė, kad Galaktika yra daug didesnė, negu iki tol manyta, ir už jos ribų yra daugybė kitų galaktikų. Be to, E. Hubble’is, apibendrinęs V. M. Slipherio 1912–25 atliktus spektrinius galaktikų stebėjimus, nustatė, kad jos tolsta tuo greičiau, kuo toliau yra nuo mūsų, t. y. Visatos plėtimasis gali būti nusakytas 1922 A. Fridmano atrastais bendrosios reliatyvumo teorijos lygčių sprendiniais.

Kito svarbaus astronomijos raidos tarpsnio pradžia yra 1932, kai K. G. Jansky užregistravo radijo triukšmą Galaktikos centro kryptimi. 5 dešimtmetyje buvo nustatyta, kad stipriausias radijo šaltinis danguje yra Saulė, t. p. atrastas pirmasis užgalaktinis radijo šaltinis Gulbės A. Galaktikos apžvalga, atlikta 1951–54 stebint 21 cm ilgio radijo bangas, kurias skleidžia neutralus vandenilis, leido nustatyti spiralinių vijų išsidėstymą Galaktikoje. Radioastronomijos metodais tarpžvaigždinėje erdvėje, be dulkių, kurių buvimą 1930 įrodė R. Trumpleris, buvo atrasta įvairių (ir organinių) molekulių. Paaiškėjo, kad tarp žvaigždžių yra dideli šaltos medžiagos kiekiai, iš kurių net ir šiuo metu gali formuotis žvaigždės. Radiogalaktikų, spinduliuojančių šimtus milijonų kartų stipriau negu Galaktika, ir aktyviųjų galaktikų (1943, C. K. Seyfertas) bei kvazarų (1963, M. Schmidtas) atradimas padėjo suprasti procesus, vykstančius galaktikų centrinėse dalyse, ir numatyti milžiniškų apie 106–109 Saulės masių juodųjų skylių egzistavimą. Jų realumą patvirtino 1994 Hubble’io kosminiu teleskopu (HST) išmatuotas dujų, besisukančių aplink elipsinės galaktikos M87 centrą, judėjimo greitis. Svarbus radioastronomijos laimėjimas buvo 3 K temperatūros kosminės foninės spinduliuotės atradimas (1965, A. A. Penziasas ir R. W. Wilsonas), patvirtinęs karštosios visatos modelį, 20 a. 5 dešimtmetyje sukurtą G. Gamowo ir jo mokinių, pagal kurį Visata gimė Didžiojo sprogimo metu (prieš 10–20 mlrd. metų).

Esminis žvaigždžių evoliucijos sampratos lūžis įvyko 1939 H. Bethe’i išaiškinus, kad Saulės energijos šaltinis – termobranduolinės reakcijos, vykstančios jos centre. Termobranduolinių reakcijų teorija pagrįsti žvaigždžių modeliai ir atomų jonizacijos teorija, pritaikyta žvaigždžių atmosferoms tirti (M. N. Saha ir E. A. Milne’as, 20 a. 3 dešimtmetis), leido perprasti žvaigždžių evoliuciją. Neutroninės žvaigždės atrastos pagal pulsuojamąjį jų radijo signalų pobūdį (pulsarai 1967, J. Bell ir A. Hewishas), o žvaigždinės kilmės juodosios skylės (pirmoji – Skorpiono X‑1) aptiktos pagal rentgeno spinduliuotę iš aplink jas besisukančio akrecinio disko. 1995 atrastos rudosios nykštukės ir planetos, besisukančios apie kitas žvaigždes (pirmoji atrasta – apie 51 Pegasi). Pagal masę šie objektai yra tarpiniai tarp žvaigždžių ir Saulės sistemos planetų. 20 a. 2 pusėje astronominiai stebėjimai buvo atliekami visame elektromagnetinių bangų diapazone (nuo gama iki radijo); teleskopai buvo iškelti į kosmosą, o erdvėlaiviai tiesiogiai tyrė Saulės sistemą. 7 dešimtmečio pabaigoje žmogus nusileido Mėnulyje ir pargabeno jo grunto pavyzdžių. Buvo paleisti erdvėlaiviai Marso, Veneros ir Merkurijaus link. Ypač daug informacijos apie Saulės sistemą buvo gauta iš Voyager 1 ir Voyager 2. Kosminės observatorijos pateikė daug duomenų apie dangaus kūnus neprieinamuose stebėti nuo Žemės paviršiaus elektromagnetinių bangų diapazonuose. Erdvėlaivis Uhuru (1970) užregistravo apie 300, o 1990 paleistas erdvėlaivis ROSAT (Röntgen Satellite) – jau apie 60 000 rentgeno šaltinių. 1983 erdvėlaivis IRAS (Infrared Astronomical Satellite) visą dangų nuskenavo infraraudonojoje spektro srityje (bangų ilgiai 10–100 µm) ir nustatė tarpžvaigždinių dulkių pasiskirstymą Galaktikoje bei atrado daug užgalaktinių spinduliuotės šaltinių; 1995 paleistas erdvėlaivis ISO (Infrared Space Observatory) papildė IRAS gautus duomenis didelės skiriamosios gebos dangaus nuotraukomis infraraudonojoje spektro srityje. Erdvėlaivis COBE (Cosmic Background Explorer) 1992 nuskenavo visą dangų mikrobangų diapazone. Iš šių duomenų buvo nustatytas kosminės foninės spinduliuotės temperatūros fliuktuacijų dydis, kuris patvirtino infliacinių kosmologinių modelių (kosmologija) tikroviškumą. Naujas optinės astronomijos tarpsnis (pradžia 9 dešimtmetyje) susijęs su krūvio sąsajos elementų matricų (CCD) naudojimu. Jos labai padidino astronomijos prietaisų jautrį palyginus su fotografiniu ar fotoelektriniu registravimo metodu. 10 dešimtmetyje kosminis teleskopas HST su CCD imtuvais nufotografavo tolimiausius (daugiau kaip 10 mlrd. l.y.) ir jauniausius (mažiau kaip 1 mlrd. m. amžiaus) Visatos objektus.

Pagrindiniai šiuolaikinės astronomijos bruožai: stebėjimai visame elektromagnetinių bangų diapazone; tyrimai kosminių spindulių, neutrinų ir gravitacinių bangų teleskopais; kosminės observatorijos; tiesioginis Saulės sistemos kūnų tyrimas erdvėlaiviais; visatos ir joje vykstančių procesų modeliavimas kompiuteriais.

Astronomija Lietuvoje

Astronomijos, kaip mokslo, pradžia sietina su Vilniaus universiteto (1579) ir Vilniaus universiteto astronomijos observatorijos (1753) įkūrimu. Observatorijoje buvo atliekami sistemingi planetų, jų palydovų, asteroidų, Mėnulio ir Saulės stebėjimai. Žymiausi to meto astronomai: M. Počobutas‑Odlianickis, J. Sniadeckis. 1832–82 observatorija priklausė Peterburgo mokslų akademijai. Tuo metu buvo pradėti astrofizikiniai tyrimai. M. Gusevas Vilniuje įkūrė vieną pirmųjų pasaulyje (1865) Saulės tarnybų, kuri sėkmingai veikė iki 1876 metų. Nauja Vilniaus universiteto astronomijos observatorija buvo pastatyta 1922. Joje 1922–40 dirbo W. Dziewulskis, W. Iwanowska, W. Zonnas. Svarbiausi tyrimai iš kintamųjų žvaigždžių, Galaktikos sandaros ir dangaus mechanikos sričių. Nuo 1944 astronomijos darbai buvo atliekami atstatytoje Vilniaus universiteto astronomijos observatorijoje (P. Slavėnas). Astronomų grupės dirba Vilniaus universitete, Vilniaus universiteto Teorinės fizikos ir astronomijos bei Fizinių ir technologijos mokslų centro Fizikos institutuose. Pagrindinės darbų kryptys: Galaktikos sandaros (V. Straižys) ir galaktikų evoliucijos (V. Vansevičius) tyrimai. 1960–92 buvo leidžiamas Vilniaus astronomijos observatorijos biuletenis, nuo 1992 – Baltic Astronomy. 1995 įkurta Lietuvos astronomų sąjunga.

110