|
== ดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์ ==
[[ไฟล์:USA.NM.VeryLargeArray.02.jpg|thumb|250px|[[กล้องโทรทรรศน์วิทยุ]]จำนวนมากเรียงรายในลานกว้าง ที่รัฐนิวเม็กซิโก [[สหรัฐอเมริกา]]]]
{{บทความหลัก|ดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์}}
ในทางดาราศาสตร์ [[สารสนเทศ]]ส่วนใหญ่ได้จากการตรวจหาและวิเคราะห์[[โฟตอน]]ซึ่งเป็น[[การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า]]<ref>[http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/emspectrum.html "Electromagnetic Spectrum"]. NASA. เก็บข้อมูลเมื่อ 2006-09-08.</ref> แต่อาจได้จากข้อมูลที่มากับ[[รังสีคอสมิก]] [[นิวตริโน]] [[ดาวตก]] และในอนาคตอันใกล้อาจได้จาก[[คลื่นความโน้มถ่วง]]
การแบ่งหมวดของดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์สามารถแบ่งได้ตามการสังเกตการณ์[[สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า]]ในย่านต่าง ๆ โดยการสังเกตการณ์บางย่านสเปกตรัมสามารถกระทำได้บนพื้นผิวโลก แต่บางย่านจะสามารถทำได้ในชั้นบรรยากาศสูงหรือใน[[อวกาศ]]เท่านั้น การสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ในย่านสเปกตรัมต่าง ๆ แสดงดังรายละเอียดต่อไปนี้
=== ดาราศาสตร์วิทยุ ===
{{บทความหลัก|ดาราศาสตร์วิทยุ}}
ดาราศาสตร์วิทยุเป็นการตรวจหาการแผ่รังสีในความยาวคลื่นที่ยาวกว่า 1 [[มิลลิเมตร]] (ระดับมิลลิเมตรถึงเดคาเมตร) <ref name="allen" /> เป็นการศึกษาดาราศาสตร์ที่แตกต่างจากการศึกษาดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์รูปแบบอื่น ๆ เพราะเป็นการศึกษา[[คลื่นวิทยุ]]ซึ่งถือว่าเป็นคลื่นจริง ๆ มากกว่าเป็นการศึกษาอนุภาค[[โฟตอน]] จึงสามารถตรวจวัดได้ทั้ง[[แอมปลิจูด]]และ[[เฟสของคลื่น]]วิทยุซึ่งจะทำได้ยากกว่ากับคลื่นที่มีความยาวคลื่นต่ำกว่านี้<ref name="allen" />
คลื่นวิทยุที่แผ่จากวัตถุดาราศาสตร์จำนวนหนึ่งอาจอยู่ในรูปของการแผ่รังสีความร้อน โดยมากแล้วการแผ่คลื่นวิทยุที่ตรวจจับได้บนโลกมักอยู่ในรูปแบบของ[[การแผ่รังสีซิงโครตรอน]] ซึ่งเกิดจากการที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นคาบรอบเส้นแรงสนามแม่เหล็ก<ref name="allen" /> นอกจากนี้สเปกตรัมที่เกิดจาก[[แก๊สระหว่างดาว]] โดยเฉพาะอย่างยิ่งเส้นสเปกตรัมของ[[ไฮโดรเจน]]ที่ 21 เซนติเมตร จะสามารถสังเกตได้ในช่วงคลื่นวิทยุ<ref name="shu">F. H. Shu (1982). ''The Physical Universe''. Mill Valley, California: University Science Books. ISBN 0-935702-05-9.</ref><ref name="allen" />
วัตถุดาราศาสตร์ที่สามารถสังเกตได้ในช่วงคลื่นวิทยุมีมากมาย รวมไปถึง[[ซูเปอร์โนวา]] [[แก๊สระหว่างดาว]] [[พัลซาร์]] และ[[นิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์]]<ref name="shu" /><ref name="allen" />
=== ดาราศาสตร์เชิงแสง ===
{{บทความหลัก|ดาราศาสตร์เชิงแสง}}
การสังเกตการณ์ดาราศาสตร์เชิงแสงเป็นการศึกษาดาราศาสตร์ที่เก่าแก่ที่สุด<ref name="optical">P. Moore (1997). ''Philip's Atlas of the Universe''. Great Britain: George Philis Limited. ISBN 0-540-07465-9.</ref> คือการสังเกตการณ์ท้องฟ้าด้วย[[ดวงตา]]มนุษย์ โดยอาศัยเครื่องมือช่วยบ้างเช่น [[กล้องโทรทรรศน์]] ภาพที่มองเห็นถูกบันทึกเอาไว้โดยการวาด จนกระทั่งช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 และตลอดคริสต์ศตวรรษที่ 20 จึงมีการบันทึกภาพสังเกตการณ์ด้วยเครื่องมือถ่ายภาพ ภาพสังเกตการณ์ยุคใหม่มักใช้อุปกรณ์ตรวจจับแบบดิจิตอล ที่นิยมอย่างมากคือ[[อุปกรณ์ถ่ายเทประจุ|อุปกรณ์จับภาพแบบซีซีดี]] แม้ว่า[[แสงที่ตามองเห็น]]จะมี[[ความยาวคลื่น]]อยู่ระหว่าง 4000 [[Å]] ถึง 7000 Å (400-700 [[นาโนเมตร|nm]]) <ref name="optical" /> แต่อุปกรณ์ตรวจจับเหล่านี้ก็มักจะมีความสามารถสังเกตภาพที่มีการแผ่รังสีแบบใกล้[[อัลตราไวโอเลต]] และใกล้[[อินฟราเรด]]ได้ด้วย
=== ดาราศาสตร์อินฟราเรด ===
{{บทความหลัก|ดาราศาสตร์อินฟราเรด}}
ดาราศาสตร์อินฟราเรด เป็นการตรวจหาและวิเคราะห์การแผ่รังสีในช่วงคลื่น[[อินฟราเรด]] (คือช่วง[[ความยาวคลื่น]]ที่ยาวกว่าแสงสีแดง) ยกเว้นในช่วงคลื่นที่ใกล้เคียงกับแสงที่ตามองเห็น การแผ่รังสีอินฟราเรดจะถูก[[ชั้นบรรยากาศของโลก]]ดูดซับไปมากแล้วชั้นบรรยากาศจะปลดปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมาแทน ดังนั้นการสังเกตการณ์ในช่วงคลื่นอินฟราเรดจึงจำเป็นต้องทำที่ระดับบรรยากาศที่สูงและแห้ง หรือออกไปสังเกตการณ์ในอวกาศ การศึกษาดาราศาสตร์ในช่วงคลื่นอินฟราเรดมีประโยชน์มากในการศึกษาวัตถุที่เย็นเกินกว่าจะแผ่รังสีคลื่น[[แสงที่ตามองเห็น]]ออกมาได้ เช่น [[ดาวเคราะห์]] และแผ่นจานดาวฤกษ์ (circumstellar disk) ยิ่งคลื่นอินฟราเรดมีความยาวคลื่นมาก จะสามารถเดินทางผ่านกลุ่มเมฆฝุ่นได้ดีกว่าแสงที่ตามองเห็นมาก ทำให้เราสามารถเฝ้าสังเกต[[วิวัฒนาการของดาวฤกษ์|ดาวฤกษ์เกิดใหม่]]ใน[[เมฆโมเลกุล]]และในใจกลางของ[[ดาราจักร]]ต่าง ๆ ได้<ref>Staff (2003-09-11). [http://www.esa.int/esaCP/SEMX9PZO4HD_FeatureWeek_0.html "Why infrared astronomy is a hot topic"], ESA. เก็บข้อมูลเมื่อ 11 สิงหาคม 2008.</ref> โมเลกุลบางชนิดปลดปล่อยคลื่นอินฟราเรดออกมาแรงมาก ซึ่งทำให้เราสามารถศึกษาลักษณะทาง[[เคมี]]ในอวกาศได้ เช่น การตรวจพบน้ำบน[[ดาวหาง]] เป็นต้น<ref>[http://www.ipac.caltech.edu/Outreach/Edu/Spectra/irspec.html "Infrared Spectroscopy - An Overview"], NASA/IPAC. เก็บข้อมูลเมื่อ 11 สิงหาคม 2008.</ref>
=== ดาราศาสตร์พลังงานสูง ===
[[ไฟล์:M81_wide_Galex.jpg|thumb|200px|ภาพถ่ายดาราจักร M81 ใน[[รังสีอัลตราไวโอเล็ต]] โดย[[กล้องโทรทรรศน์อวกาศ GALEX]]]]
==== ดาราศาสตร์รังสีอัลตราไวโอเลต ====
{{บทความหลัก|ดาราศาสตร์รังสีอัลตราไวโอเลต}}
ดาราศาสตร์รังสีอัลตราไวโอเลตเป็นการศึกษาวัตถุทางดาราศาสตร์ในช่วง[[ความยาวคลื่น]]สั้นกว่าแสงม่วง คือประมาณ 10-3200 [[Å]] (10-320 [[นาโนเมตร]]) <ref name="allen" /> แสงที่ความยาวคลื่นนี้จะถูก[[ชั้นบรรยากาศของโลก]]ดูดซับไป ดังนั้นการสังเกตการณ์จึงต้องกระทำที่ชั้นบรรยากาศรอบนอก หรือในห้วงอวกาศ การศึกษาดาราศาสตร์รังสีอัลตราไวโอเลตจะใช้ในการศึกษาการแผ่รังสีความร้อนและเส้นการกระจายตัวของสเปกตรัมจาก[[ดาวฤกษ์]]สีน้ำเงินร้อนจัด ([[ดาวโอบี]]) ที่ส่องสว่างมากในช่วงคลื่นนี้ รวมไปถึงดาวฤกษ์สีน้ำเงินใน[[ดาราจักร]]อื่นที่เป็นเป้าหมายสำคัญในการสำรวจระดับอัลตราไวโอเลต วัตถุอื่น ๆ ที่มีการศึกษาแสงอัลตราไวโอเลตได้แก่ [[เนบิวลาดาวเคราะห์]] [[ซากซูเปอร์โนวา]] และ[[นิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์]]<ref name="allen" /> อย่างไรก็ดี แสงอัลตราไวโอเลตจะถูก[[สสารระหว่างดาว|ฝุ่นระหว่างดวงดาว]]ดูดซับหายไปได้ง่าย ดังนั้นการตรวจวัดแสงอัลตราไวโอเลตจากวัตถุจึงต้องนำมาปรับปรุงค่าให้ถูกต้องด้วย<ref name="allen" />
==== ดาราศาสตร์รังสีเอ็กซ์ ====
{{บทความหลัก|ดาราศาสตร์รังสีเอ็กซ์}}
ดาราศาสตร์รังสีเอ็กซ์ คือการศึกษาวัตถุทางดาราศาสตร์ในช่วงความยาวคลื่นของ[[รังสีเอ็กซ์]] โดยทั่วไปวัตถุจะแผ่รังสีเอ็กซ์ออกมาจาก[[การแผ่รังสีซิงโครตรอน]] (เกิดจากอิเล็กตรอนแกว่งตัวเป็นคาบรอบเส้นแรงสนามแม่เหล็ก) จากการแผ่ความร้อนของแก๊สเบาบางที่อุณหภูมิสูงกว่า 10<sup>7</sup> [[เคลวิน]] (เรียกว่า [[การแผ่รังสี bremsstrahlung]]) และจากการแผ่ความร้อนของแก๊สหนาแน่นที่อุณหภูมิสูงกว่า 10<sup>7</sup> เคลวิน (เรียกว่า [[การแผ่รังสีของวัตถุดำ]]) <ref name="allen">A. N. Cox, editor (2000). ''Allen's Astrophysical Quantities''. New York: Springer-Verlag. ISBN 0-387-98746-0.</ref> คลื่นรังสีเอ็กซ์มักถูก[[ชั้นบรรยากาศของโลก]]ดูดซับไป ดังนั้นการสังเกตการณ์ในช่วงความยาวคลื่นของรังสีเอ็กซ์จึงทำได้โดยอาศัย[[บัลลูน]]ที่ลอยตัวสูงมาก ๆ หรือจาก[[จรวด]] หรือจาก[[ยานอวกาศ|ยานสำรวจอวกาศ]]เท่านั้น แหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์ที่สำคัญได้แก่ [[ระบบดาวคู่รังสีเอ็กซ์]] [[พัลซาร์]] [[ซากซูเปอร์โนวา]] [[ดาราจักรชนิดรี]] [[กระจุกดาราจักร]] และ[[ดาราจักรกัมมันต์|แกนกลางดาราจักรกัมมันต์]]<ref name="allen" />
==== ดาราศาสตร์รังสีแกมมา ====
{{บทความหลัก|ดาราศาสตร์รังสีแกมมา}}
ดาราศาสตร์[[รังสีแกมมา]]เป็นการศึกษาวัตถุทางดาราศาสตร์ในช่วงความยาวคลื่นที่สั้นที่สุดของ[[สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า]] เราสามารถสังเกตการณ์รังสีแกมมาโดยตรงได้จากดาวเทียมรอบโลก เช่น [[กล้องโทรทรรศน์อวกาศคอมป์ตัน|หอดูดาวรังสีแกมมาคอมป์ตัน]] หรือ[[กล้องโทรทรรศน์เชเรนคอฟ]] กล้องเชเรนคอฟไม่ได้ตรวจจับรังสีแกมมาโดยตรง แต่ตรวจจับแสงวาบจาก[[แสงที่ตามองเห็น]]อันเกิดจากการที่รังสีแกมมาถูก[[ชั้นบรรยากาศของโลก]]ดูดซับไป<ref>Penston, Margaret J. (2002-08-14). [http://www.pparc.ac.uk/frontiers/latest/feature.asp?article=14F1&style=feature "The electromagnetic spectrum"]. Particle Physics and Astronomy Research Council. เก็บข้อมูลเมื่อ 2006-08-17.</ref>
แหล่งกำเนิดรังสีแกมมาโดยมากมาจากการเกิดแสงวาบรังสีแกมมา ซึ่งเป็นรังสีแกมมาที่แผ่ออกจากวัตถุเพียงชั่วไม่กี่มิลลิวินาทีหรืออาจนานหลายพันวินาทีก่อนที่มันจะสลายตัวไป แหล่งกำเนิดรังสีแกมมาชั่วคราวเช่นนี้มีจำนวนกว่า 90% ของแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาทั้งหมด มีแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาเพียง 10% เท่านั้นที่เป็นแหล่งกำเนิดแบบถาวร ได้แก่ [[พัลซาร์]] [[ดาวนิวตรอน]] และวัตถุที่อาจกลายไปเป็น[[หลุมดำ]]ได้ เช่น [[นิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์]]<ref name="allen" />
=== การสังเกตการณ์อื่นนอกเหนือจากสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ===
นอกเหนือจากการสังเกตการณ์ดาราศาสตร์โดยการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว ยังมีการสังเกตการณ์อื่น ๆ ที่ทำได้บนโลกเพื่อศึกษาวัตถุในระยะไกลมาก ๆ
ในการศึกษา[[ดาราศาสตร์นิวตริโน]] นักดาราศาสตร์จะใช้ห้องทดลองใต้ดินพิเศษเช่น SAGE, GALLEX, และ Kamioka II/III เพื่อทำการตรวจจับ[[นิวตริโน]] ซึ่งเป็นอนุภาคที่เกิดจาก[[ดวงอาทิตย์]] แต่ก็อาจพบจาก[[ซูเปอร์โนวา]]ด้วย<ref name="allen" /> เราสามารถตรวจหา[[รังสีคอสมิก]]ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคพลังงานสูงได้ขณะที่มันปะทะกับชั้นบรรยากาศของโลก เครื่องมือตรวจจับนิวตริโนในอนาคตอาจมีความสามารถพอจะตรวจจับนิวตริโนที่เกิดจากรังสีคอสมิกในลักษณะนี้ได้<ref name="allen" />
การเฝ้าสังเกตการณ์อีกแบบหนึ่งคือการสังเกตการณ์[[คลื่นความโน้มถ่วง]] ตัวอย่างหอสังเกตการณ์ลักษณะนี้ เช่น Laser Interferometer Gravitational Observatory (LIGO) แต่การตรวจหาคลื่นความโน้มถ่วงยังเป็นไปได้ยากอยู่<ref>G. A. Tammann, F. K. Thielemann, D. Trautmann (2003). [http://www.europhysicsnews.com/full/20/article8/article8.html "Opening new windows in observing the Universe"]. Europhysics News. เก็บข้อมูลเมื่อ 2006-08-22.</ref>
นอกจากนี้ ยังมีการศึกษาดาราศาสตร์ดาวเคราะห์ ซึ่งทำได้โดยการสังเกตการณ์โดยตรงผ่านยานอวกาศ รวมถึงการเก็บข้อมูลระหว่างที่ยานเดินทางผ่านวัตถุท้องฟ้าต่าง ๆ โดยใช้เซ็นเซอร์ระยะไกล ใช้ยานสำรวจเล็กลงจอดบนวัตถุเป้าหมายเพื่อทำการศึกษาพื้นผิว หรือศึกษาจากตัวอย่างวัตถุที่เก็บมาจากปฏิบัติการอวกาศบางรายการที่สามารถนำชิ้นส่วนตัวอย่างกลับมาทำการวิจัยต่อได้
== ดาราศาสตร์เชิงทฤษฎี ==
ในการศึกษาดาราศาสตร์เชิงทฤษฎี มีการใช้เครื่องมือหลากหลายชนิดรวมถึงแบบจำลองการวิเคราะห์ต่าง ๆ รวมถึงการจำลองแบบคำนวณทางคณิตศาสตร์ในคอมพิวเตอร์ เครื่องมือแต่ละชนิดล้วนมีประโยชน์แตกต่างกันไป แบบจำลองการวิเคราะห์ของกระบวนการจะเหมาะสำหรับใช้ศึกษาถึงสิ่งที่กำลังจะเกิดขึ้นอันสามารถสังเกตได้ ส่วนแบบจำลองคณิตศาสตร์สามารถแสดงถึงการมีอยู่จริงของปรากฏการณ์และผลกระทบต่าง ๆ ที่เราอาจจะมองไม่เห็น.<ref>H. Roth, ''A Slowly Contracting or Expanding Fluid Sphere and its Stability'', ''Phys. Rev.'' ('''39''', p;525–529, 1932) </ref><ref>A.S. Eddington, ''Internal Constitution of the Stars''</ref>
| 