اخترشناسی:
اخترشناسی که در زبان یونانی از ترکیب اجزای αστρονομία = άστρον + νόμος, astronomia = astron + nomos (به معنای قانون ستارگان) تشکیل شدهاست علم اشیاء سماوی (مانند ستارگان، سیارات، ستارههای دنبالهدار، کهکشانها و پدیدههایی است که منشاء آنها در خارج از جو زمین است (مانند پدیده شفق قطبی (Aurora) و تشعشعات پس زمینهای فضا). این رشته با رشتههایی مانند فیزیک، شیمی و فیزیک حرکت ارتباط تنگاتنگ دارد و همچنین با رشته فضاشناسی فیزیکی (پیدایش و تکامل جهان) ارتباط نزدیکی دارد. اخترشناسی یکی از قدیمی ترین علوم است. ستاره شناسان در تمدنهای اولیه بشری به دقت آسمان شب را بررسی میکردند و ابزارهای ساده ستاره شناسی از همان ابتدا شناخته شده بودند. با اختراع تلسکوپ، تحولی عظیم در این رشته ایجاد شد و دوران ستاره شناسی جدید آغاز گردید. 
در قرن ۲۰، رشته اخترشناسی به دو رشته اخترشناسی شهودی و فیزیک کیهان نظری تبدیل شد. در اخترشناسی شهودی به دنبال جمع آوری دادهها و پردازش آنها و همچنین ساخت و نگهداری ابزارهای اخترشناسی هستیم. در فیزیک کیهان نظری به دنبال کسب اطمینان از صحت نتایج به دست آمده از مدلهای تحلیلی و تحلیلهای کامپیوتری هستیم. این دو رشته در کنار یکدیگر رشتههای کامل را ایجاد میکنند که اخترشناسی نظری نام دارد و به دنبال توصیف یافتههای شهودی است. با استفاده از یافتههای اخترشناسی میتوان نظریههای بنیادین فیزیک مانند نظریه نسبیت عام را آزمایش کرد. در طول تاریخ، اخترشناسان آماتور در بسیاری از کشفهای مهم ستاره شناسی نقش داشتهاند و اخترشناسی یکی از محدود رشتههایی است که در آن افراد آماتور نقشی بسیار فعال دارند و مخصوصاً در کشف و مشاهده پدیدههای گذرا و محلی امیدوارکننده ظاهر شدهاند. علم ستاره شناسی مدرن را نباید با علم احکام نجوم (طالع بینی) مقایسه کنید چرا که در طالع بینی اعتقاد بر آن است که امور انسانها با موقعیت اشیاء سماوی در ارتباط است. اگرچه اخترشناسی و طالع بینی دو رشتهای هستند که منشأ یکسانی دارند اما اغلب متفکران بر این باورند که این دو رشته از هم جدا شدهاند وتفاوتهای بسیاری بین آنها وجود دارد.
تاریخچه:
در ابتدا، اخترشناسی تنها مشاهده و پیش بینی حرکت اجرام سماوی با چشم غیرمسلح بود. در برخی نقاط مانند استونهنج، تمدنهای اولیه اشیاء زیادی ساخته بودند که به نظر میآید با اهداف اخترشناسی ساخته شده بودند. این مشاهدات علاوه بر جنبه تشریفاتی شان، در پیش بینی زمان تغییر فصلها کاربرد فراوانی داشت. پیش بینی فصول برای کاشت محصولات و بررسی طول سال اهمیت زیادی داشت.با ایجاد تمدنهای بابل، مصر باستان ، تمدن هلینک (یونان باستان) ، هند و چین، مشاهدات اخترشناسی جمع آوری شدند و نظراتی در مورد اساس پیدایش کیهان و طبیعت آن ارائه شد. همچنین، نظریاتی در مورد حرکت سیارهها، خورشید، ماه و زمین براساس علم فلسفه مطرح شد. از میان این نظریهها میتوان به حدسهایی در مورد طبیعت کروی زمین و ماه و حرکت و چرخش کره زمین در آسمان اشاره کرد. قبل از اختراع تلسکوپ، کشفهای اخترشناسی مهمی رخ داد که برخی از آنها عبارتاند از: تمایل محوری یا کج بودن حالت گرفتگی در ۱۰۰۰ سال پیش از میلاد مسیح توسط چینیها مطرح شد. بابلیها و آشوریها کشف کردند که کسوف یا خسوف (پدیده گرفت) در یک دایره با نام دایره ساروس تکرار میشود. ۲۰۰ سال قبل از میلاد، هیپارکوس ابعاد ماه و فاصله آن از زمین را تخمین زد. در طی قرون وسطی، اخترشناسی شهودی در اروپای قرون وسطی تا قرن ۱۳ به ندرت دیده میشد. با این وجود، اخترشناسی شهودی در امپراتوری ایران و دیگر ممالک اسلام به اوج خود رسید. ستاره شناسان مسلمان بسیاری از ستارگان را نام گذاری کردند که امروزه هنوز از این نامها استفاده میشود.
انقلاب علمی:
طی دوران رنسانس، نیکلاس کوپرنیک مدل خورشید محوری را برای سامانه خورشیدی (منظومه شمسی) پیشنهاد کرد. گالیلئو گالیله و ژوهانس کپلر پیشنهاد وی را بسط داده و آن را اصلاح کردند. گالیله تلسکوپ را اختراع کرد تا بتواند مشاهدات خود را به صورت دقیق تری انجام دهد.
کپلر اولین کسی بود که با بیان اینکه خورشید در مرکز قرار دارد و بقیه سیارهها به دور آن میچرخند مدل تقریباً کاملی را ارائه کرد. با این وجود کپلر نتوانست برای قوانینی که ارائه نمود نظریهای تهیه کند. در نهایت ایزاک نیوتن با ارائه قوانین حرکت اجرام سماوی و قانون گرانش حرکت سیارهها را توصیف کرد. نیوتن مخترع تلسکوپ انعکاسی است.
کشفیات جدید باعث شد که ابعاد و کیفیت تلسکوپ بهبود بیابد. نیکلاس لوییس لاسیل نقشههای بیشتری از موقعیت ستارگان در فضا را ارائه نمود. ویلیام هرشل نقشه گستردهای از خوشههای سماوی و تهیه کرد و در سال ۱۷۸۱ توانست سیاره اورانوس را کشف کند که اولین سیاره کشف شده توسط انسان محسوب میشود. در سال ۱۸۳۷ برای اولین بار فردریچ بسل فاصله ستاره ۶۱Cygni را مشخص کرد. در قرن نوزدهم میلادی، توجه دانشمندانی چون لئونارد اولر، الکسیس کلاد کلایرات و جین دالمبرت به مسئله سه جسمی باعث شد پیش بینیهای دقیق تری در مورد حرکت ماه و ستارگان انجام شود. ژوزف لوییس لاگرانژ و پیرسیمون لاپلاس این کار را تکمیل کردند و میزان انحراف اقمار و سیارهها از وضعیت اصلیشان را تخمین زدند.
با اختراع طیف نگار و عکاسی افقهای جدیدی به روی اخترشناسی باز شد. در طی سالهای ۱۸۱۴ و ۱۸۱۵ ژوزف وان فرانوفر در طیف نور خورشید حدود ۶۰۰ نوار را مشاهده کرد و در سال ۱۸۵۹، گوستاو کیرشهف این نوارها را به حضور عناصر مختلف در جو خورشید نسبت داد. معلوم شد که بقیه ستارگان به ستاره منظومه شمسی (خورشید) شباهت زیادی دارند اما در ابعاد مختلف و با دماها و عناصر درونی متفاوتی دیده میشوند .قرار داشتن زمین در کهکشان راه شیری، به عنوان مجموعهای از ستارهها و سیارهها، در قرن بیستم کشف گردید و همزمان وجود دیگر کهکشانهای خارجی در فضا تأیید شد و بلافاصله پدیده انبساط عالم عامل اصلی وجود فاصله زیاد بین زمین و دیگر کهکشانها اعلام شد.
همچنین در اخترشناسی مدرن وجود اجرام خارجی زیادی مانند اختر نماها ، و کهکشانهای رادیویی را تأیید کرد و با استفاده از این مشاهدات نظریههای فیزیکی ارائه نمود که برخی از آنها این اجرام را براساس اجرام دیگر مانند ستارههای نوترونی و سیاه چالهها توصیف میکنند. کیهانشناسی فیزیکی در طی قرن ۲۰ میلادی پیشرفتهای زیادی را تجربه کرد و نظریه مهبانگ (بیگ بنگ یا انفجار بزرگ) براساس شواهد کشف شده در علوم اخترشناسی و فیزیک مانند تشعشعات پس زمینهای مایکرویو کیهانی، قانون هابل و تشکیل هسته مهبانگ قوت یافت.
مشاهدات اختر شناسی:
در بابل و یونان باستان، اخترشناسی بیشتر اخترسنجی بود و موقعیت ستارهها و سیارهها در آسمان مورد توجه زیادی قرار داشت. بعدها، تلاشهای اخترشناسانی چون آیزاک نیوتن و یوهانس کپلر علم مکانیک سماوی را پدید آورد و اخترسنجی بر پیش بینی حرکت آن دسته از اجرام سماوی که میانشان نیروی جاذبه گرانشی وجود داشت تمرکز یافت. این پیشرفت به طور خاص در مورد منظومه شمسی به کار گرفته شد. امروزه موقعیت و حرکت اجرام به آسانی تعیین میشود و اخترشناسی مدرن بر مشاهده و درک طبیعت فیزیکی اجرام سماوی تأکید دارد.
اختر شناسی خورشیدی:
خورشید ستارهای است که بیشترین تحقیقات علمی بر روی آن تمرکز یافتهاست. خورشید یکی از توالیهای اصلی ستارههای کوتوله طبقه ستارگان G۲V است که حدود ۶/۴ گیگا سال عمر دارد. خورشید ستارهای متغیر نیست اما در چرخه فعالیت آن تغییرات متناوبی صورت میگیرد که به حلقه نقطهای خورشیدی معروف است. در واقع در هر ۱۱ سال در عدد نقطهای خورشید نوساناتی رخ میدهد. نقاط خورشیدی نواحی هستند که در آنها دما کمتر از دمای میانگین خورشید است و فعالیتهای مغناطیسی شدیدی در این مکانها رخ میدهد. 
میزان درخشندگی خورشید با افزایش عمر آن افزایش یافتهاست و از زمانی که به یک ستاره توالی اصلی تبدیل شد تاکنون به درخشندگی آن ۴۰ درصد افزوده شدهاست. همچنین در درخشندگی خورشید تغییراتی ایجاد میشود که اثرات قابل ملاحظهای بر کره زمین دارد. دوران حداقل ماندر، باعث ایجاد پدیده عصر یخبندان کوچک در قرون وسطی شدهاست.
سطح خارجی خورشید را فتوسفر گویند. در قسمت بالایی این لایه منطقهای با نام کروموسفر قرار دارد. این ناحیه هم توسط یک ناحیه گذرا که دمای آن به سرعت افزایش مییابد احاطه شده و در نهایت تاجهای بسیار داغ و گدازنده خورشید قرار دارند.
در مرکز خورشید، دما و فشار کافی برای وقوع پدیده جوش هستهای وجود دارد. در بالای این هسته، ناحیهای به نام ناحیه تشعشع قرار دارد که در آن ماده پلاسما انرژی را با استفاده از تشعشات منتقل میکند. لایه بعدی ناحیه همرفت است که در آن ماده گازی شکل انرژی را با استفاده از جابجایی فیزیکی گاز منتقل میکند. گفته میشود این ناحیه همرفت عامل ایجاد نقاط خورشیدی هستند که در این نقاط فعالیت مغناطیسی شدیدی را ملاحظه میکنیم .
طوفانهای خورشیدی مواد پلاسما همواره به سمت خارج خورشید جریان دارند و در ناحیه هلیوپاز متوقف میشوند. طوفانهای خورشیدی با مگنتوسفر کره زمین تعامل دارند و کمربند تشعشعی وان آلن را ایجاد میکنند. همچنین پدیده شفق قطبی که ناشی از نفوذ میدان مغناطیسی زمین در جو زمین است متأثر از تعامل مگنتوسفر و طوفانهای خورشیدی است.
علم سیارات :
این رشته اخترشناسی مجموعه سیارات، اقمار طبیعی، سیارات کوتوله، ستارگان دنبالهدار، شبه ستارگان و دیگر اجرام سماوی که به دور خورشید میچرخند و همچنین سیارات خارج از سلطه خورشید را بررسی میکند. منظومه شمسی با استفاده از تلسکوپها و در نهایت سفینههای فضایی به خوبی مورد مطالعه قرار گرفتهاست. این اطلاعات بدست آمده منبع خوبی برای درک بهتر از نحوه پیدایش و تکامل این منظومه سیارات محسوب میشود اما هنوز باید تحقیقات را به طور گسترده ادامه دهیم.
منظومه شمسی از سیارات داخلی، کمربند شبه ستاره و سیارات خارجی تشکیل شدهاست. سیارات خاکی عبارتاند از: تیر، زهره، زمین و مریخ. سیارات ابرگاز خارجی عبارتاند از: مشتری، زحل، اورانوس و نپتون.
این سیارات از یک صفحه دیسک مانند سیارهای بدوی تشکیل شدهاند که در اطراف خورشید قرار داشتهاست. به علت وجود جاذبه، برخورد و اتحاد، دیسک مجموعهایهایی از ماده تبدیل شد که همان سیارات بدوی بودند. سپس فشار تشعشعات طوفانهای خورشیدی بخش اعظم ماده را به حاشیه راند و تنها سیاراتی که از جرم کافی برخوردار بودند در جو گازی باقی ماندند. این سیارات در طی دورانی که در آن بمبارانهای شدیدی صورت میگرفت، و از شواهد آن میتوان به درههای ناشی از بمباران در سطح ماه اشاره کرد، مواد موجود در اطراف خود را جذب یا آنها را دور ساختند. در طی این دوران احتمالاً برخی از سیارات بدوی با یکدیگر برخورد کردند و برای مثال نظریه برخورد بزرگ نحوه شکل گیری ماه را تشریح میکند.
وقتی سیاره به جرم مورد نظر و مناسب دست پیدا میکند، در طی پدیده تفکیک سیارهای، مواد با چگالی مختلف در داخل سیاره پخش میشوند. در طی این فرآیند یک هسته سنگی یا فلزی تشکیل شده و اطراف آن را مواد مختلف احاطه میکنند. هسته میتواند حاوی مواد جامد یا مایع باشد و برخی از هستههای سیارات دارای میدان مغناطیسی مخصوص به خودهستند که جوآنها را از طوفانهای خورشیدی مصون نگاه میدارد .
گرمای داخلی ماه یا سیاره براثر برخورد مواد رادیواکتیو (مانند اورانیوم و توریم و۲۶Al ) و یا گرمای ناشی از مد تولید میشود. دربرخی از سیارات واقمار آنهاگرمای کافی برای وقوع پدیدههایی مانند آتشفشان و تکتونیک وجود دارد . سطح سیاراتی که دارای جو هستند دراثر حرکت آب وباد دچار فرسودگی میشود. اجرام کوچکتر که از گرمای ناشی از مد بهره مند نیستند به سرعت سرد میشوند واغلب فعالیتهای عادی شان متوقف میشود.
اختر شناسی ستارگان (ستاره شناسی ) :
مطالعه ستارگان و تکامل ستارگان در درک بهتر از نحوه تکامل عالم بسیار مفید است .درک اختر فیزیک ستارگان با مشاهدات فضایی ، درک نظریات مختلف و شبیه سازی کامپیوتری امکان پذیر است .
فرایند شکل گیری ستارگان درمحلهایی که حاوی گرد و غبارغلیظ هستند وبه ابرهای مولکولی عظیم یا سحابی سیاه شهرت دارند رخ میدهد. تکه ابرها درحالت ناپایداری وتحت تأثیر جاذبه ستارگان اولیه را تشکیل میدهند.براثر پدیده جوش هستهای یک هسته داغ وبه اندازه کافی چگال تشکیل شده و درنهایت به یک ستاره توالی اصلی تبدیل میشود.
ویژگیهای ستارهای که به وجود آمدهاست به جرم اولیه ستاره بستگی دارد . هرچه جرم اولیه بیشتر بوده باشد ، درخشندگی ستاره و سرعت مصرف سوخت هیدروژن در هسته آن بیشتر است . با گذشت زمان سوخت هسته بیشتری نیاز است و بنابراین هسته حجیم تر و چگال تر میشود. درنتیجه این واکنشها یک غول قرمز تولید میشود که تا زمان مصرف شدن همه سوخت هلیم عمر میکند. ستارههای بزرگ در فرایندهای جوش هستهای از عناصر سنگین تر هم استفاده میکنند و فازهای تکاملی دیگری به این فازها اضافه میشود.
سرنوشت ستاره به جرم آن بستگی دارد و ستارگانی که جرم آنها بیش از ۴/۱ برابر جرم خورشید است به سوپرنوا تبدیل میشوند درحالیکه ستارگان کوچکتر به سحابیهای سیارهای ودرنهایت به کوتولههای سفید تبدیل میشوند. جسم باقی مانده از سوپرنوا یک ستاره نوترونی چگال است واگر جرم ستاره بیش از سه برابر جرم خورشید باشد سوپرنوا به یک سیاه چاله تبدیل میشود.
اخترشناسی کیهانی :
منظومه شمسی درون کهکشان راه شیری درحال چرخش است که کهکشانی مارپیچی و بستهاست که یکی از اعضای اصلی کهکشانهای Local Group محسوب میشود. منظومه شمسی مجموعهای از گاز ، غبار ، ستارگان و دیگر اجرام است که نیروی جاذبه آنها را درکنار هم قرار دادهاست. ازآنجا که زمین در بازوی خارجی پرگرد وغبار کهکشان راه شیری قرار دارد بخش عظیمی از این کهکشان از دیدهمان پنهان است.
درمرکز کهکشان راه شیری یک برآمدگی میله مانند قرار دارد که گمان میرود یک سیاه چاله بسیار بزرگ باشد در اطراف هسته چهار بازوی مارپیچ قرار دارند. دراین ناحیه بسیاری از ستارگان شکل میگیرند و مملو از ستارگان جوان و نسل دوم ستارگان است . دراطراف دیسک ، یک شبه کره کهکشانی مسن تر که نسل اول ستارگان محسوب میشوند و همچنین مجموعهای از خوشههای دایرهای نسبتاً چگال قرار دارد.
درمیان ستارگان یک واسط بین ستارهای قرار دارد که ناحیهای است حاوی مواد پراکنده. درچگال ترین قسمت ، ابرهای مولکولی از جنس هیدروژن ودیگر عناصر نواحی تشکیل ستاره را تشکیل میدهند. سحابیهای تیره نامنظم (که در محدودهای که توسط طول جینز مشخص میشود تمرکز یافتهاند) ستارگان نوزاد فشرده را تشکیل میدهند.
با تشکیل ستارگان با جرم زیادتر ابر تبدیل به ناحیه HII میشود که درآن گازهای درخشنده و پلاسما قراردارند. طوفانهای ستارهای و انفجار سوپرنواها باعث پراکنده شدن ابر میشوند و درنهایت یک یا چند خوشه باز از ستارگان تشکیل میشوند. این خوشهها در کنار هم کهکشان راه شیری را تشکیل دادهاند . مطالعات سینماتیک ماده درکهکشان راه شیری و دیگر کهکشانها نشان میدهد که جرم نامرئی درآنها بیش از جرم مرئی است بیشتر جرم کهکشان را هالههای سیاه تشکیل میدهند طبیعت این ماده سیاه رنگ هنوز برای دانشمندان نامشخص است .
کهکشان ها و خوشه ها :
مطالعه اجرامی که درخارج از کهکشان راه شیری قرار دارند به یک علم جدید تبدیل شده که شاخهای از اخترشناسی محسوب میشود. دراین علم نحوه پیدایش و تکامل کهکشانها، ساختار و طبقه بندی آنها ، کهکشانهای فعال وگروهها و خوشههای کهکشانی مورد بررسی قرار میگیرند . بررسی گروهها وخوشههای کهکشانی در درک بهتر از ساختار کلی کیهان نقش مهمی ایفا میکند.
اغلب کهکشانها دارای شکل منحصر به فردی هستند که طبقه بندی آنها را آسان میکند. به طورکلی کهکشانها به انواع مارپیچ، بیضوی ، و نامنظم تقسیم بندی میشوند.
همانطورکه از نام کهکشان بیضوی پیداست سطح مقطع این کهکشان بیضی شکل است . ستارگان در مدارهای تصادفی به دور کهکشان میچرخند. دراین کهکشانها غبار میان ستارهای وجود ندارد و یا به ندرت یافت میشود و نقاط تولید ستاره دراین نوع کهکشان بسیار کم هستند. ستارگان این کهکشان عموماً مسن هستند کهکشان بیضوی عموماً درمرکز خوشههای کهکشانی یافت میشوند و ممکن است در اثر ترکیب کهکشان بزرگ بهوجود آیند.
کهکشان مارپیچ معمولاً از یک صفحه دوار مسطح تشکیل شده که یک برآمدگی میله مانند در مرکز آن قرار دارد و بازوهای نورانی مارپیچی از آن خارج میشوند. این بازوها نواحی پر گرد و غباری هستند که درناحیه تولید ستاره قرار دارند و این مناطق ستارههای جوان بسیار بزرگ رنگ آبی را در برابر دیدگانمان قرار میدهند. کهکشانهای مارپیچ با هالهای از ستارههای پیر احاطه شدهاند. کهکشانهای راه شیری و آندرومدا کهکشانهای مارپیچ هستند.
شکل ظاهری کهکشانهای نامنظم درهم پیچیدهاست واین نوع از کهکشان در دستهبندی بیضوی و مارپیچ جای نمیگیرند. حدود یک چهارم کهکشانها نامنظم هستند و شکل نامنظم آنها ناشی از تعامل گرانشی با محیط اطراف است.
کهکشان فعال کهکشانهایی هستند که عمده انرژی که از آنها ساطع میشود از منبعی به جز ستارگان و گرد و غبار تامین میشود. درمرکز این کهکشانها هستهای فشرده قرار دارد که گفته میشود یک سیاه چاله بسیار عظیم است که به علت جذب اجرام انرژی زیادی را تولید میکند. کهکشان رادیویی نوعی کهشکان فعال است که در بخش رادیویی طیف بسیار درخشان بوده و زبانههای پرانرژی گاز را متساعد میکند. از میان کهکشانهای فعالی که تشعشات پرانرژی ساطع میکنند میتوان به کهکشانهای سیفرت ، اخترنماها و بلازارها اشاره کرد . گفته میشود که اختر نماها درخشنده ترین اشیا عالم هستند.
ساختار عظیم کیهان بر اساس گروهها و خوشههای کهکشانی شکل گرفتهاست. دراین ساختار بزرگترین واحد کیهانی ابرخوشهها هستند. مجموعه مواد به فیلامانها و دیوارههای کهکشانی تبدیل میشوند ودر میان آنها فضاهای خالی باقی میماند .
کیهان شناسی:
مشاهده ساختار عظیم عالم در علم کیهان شناسی فیزیکی مطرح میشود و گام موثری در درک بهتر پیدایش وتکامل کیهان محسوب میشود. درکیهان شناسی مدرن نظریه انفجار بزرگ مورد پذیرش قرار گرفته و اعلام شده که دربرههای از زمان انفجار بزرگ رخ داده با انبساط فضا درطول ۷/۱۳ گیگا سال جهان به شکل فعلی آن مبدل شدهاست . مفهوم انفجار بزرگ با کشف تشعشات مایکرویو پس زمینه کیهان درسال ۱۹۶۵ مطرح شد .
در طول مدت تکامل جهان چندین مرحله تکاملی را تجربه کرد . در ابتدا جهان به سرعت انبساطی کیهانی را تجربه کرد که شرایط اولیه را همگن کرد . سپس با تشکیل هسته انفجار بزرگ عناصر اولیه جهان آغازین تولید شدند.
هنگامی که اولین اتمهای تشکیل دهنده فضا شفاف شدند توانستند امواجی را از خود ساطع کنند امواجی که امروزه به صورت تشعشات مایکرویو پس زمینه کیهان مشهور هستندسپس جهان درحال انبساط به علت عدم وجود منابع انرژی کیهانی وارد عصر تیره و تار خود شد.
با وقوع تغییرات اندک در چگالی اجرام ، ساختار سلسله مراتبی ماده شکل گرفت . موادی که در نواحی چگال جمع شده بودند ابرهای گاز و ستارگان اولیه را تشکیل دادند. این ستارههای عظیم باعث ایجاد مجدد فرایند یونیزاسیون شده و بسیاری از عناصر سنگین جهان آغازین را به وجود آوردند.
تودههای گرانشی به فیلامان تبدیل شده و فضایی بین این فیلامانها به صورت خالی باقی ماند. به تدریج گرد وغبار با یکدیگر ترکیب شده واولین کهکشانها به وجود آمدند. باگذشت زمان این کهکشانها مواد بیشتری را به درون خود کشیدند و گروهها و خوشههای کهکشانی و درنهایت ابرخوشههای عظیم شکل گرفتند.
یکی از مفاهیم اصلی در ساختار عالم ، ماده تاریک یا انرژی تاریک است. ماده تاریک عنصر اصلی تشکیل دهنده دنیاست و ۹۶درصد چگالی جهان را تشکیل میدهد.امروزه تلاش زیادی برای درک فیزیک این ماده واجزا تشکیل دهنده آن صورت میگیرد .
اختر شناسی غیر حرفه ای (آماتوری ):
به طور کلی اخترشناسان آماتور با استفاده از تلسکوپهای ساخت خودشان بسیاری از پدیدههای کیهانی واجرام سماوی را مشاهده میکنند. آنها بیشتر به دنبال رصد کردن ماه ، سیارات ، ستارگان، دنباله دارها، بارانهای شهابی وبسیاری از اجرام موجود درعمق فضا مانند خوشههای ستارهای ، کهکشانها وسحابیها هستند. یکی از شاخههای اخترشناسی آماتوری ، عکس برداری کیهانی است که طی آن فرد آماتور از آسمان شب عسکبرداری میکند. بسیاری از افراد آماتور تلاش میکنند درمشاهده اجرام خاص تبحر لازم را کسب کنند و با توجه به علاقه فردی خود کار مشاهده خود را تخصصی ترکنند.
اغلب آماتورها مشاهدات خود را در طول موجهای مرئی انجام میدهند و تعداد محدودی هم این کار را درمورد طول موجهای نامرئی تجربه میکنند. آنها در تلسکوپ خود از فیلترهای فروسرخ استفاده میکنند ویا از تلسکوپهای رادیویی کمک میگیرند . کارل گوته یانسکی یکی از پیشگامان اخترشناسی رادیویی آماتوری است که در دهه ۱۹۳۰ آسمان را در طول موجهای رادیویی مشاهده کرد .تعدادی از افراد آماتور از تلسکوپهای دست ساز یا تلسکوپهای رادیویی که برای تحقیقات اختر شناسی ساخته میشوند ودراختیار افراد آماتور قرار میگیرند استفاده میکنند. ("مثلاً " تلسکوپ یک مایلی ).
اخترشناسان آماتور در پیشرفتهای علم اخترشناسی سهم بسزایی داشتهاند . این رشته یکی از معدود رشتههایی است که در آن افراد آماتور ایفای نقش میکنند. آنها میتوانند دربرخی اندازه گیریها شرکت کرده و در اصلاح مدار سیارات کوچک مفید واقع شوند. همچنین افراد آماتور درکشف دنباله دارها و رصد ستارههای متغیر نقش بسزایی دارند . پیشرفتهای حاصل شده در زمینه تکنولوژی دیجیتال به افراد آماتور اجازه میدهد تا در رشته عسکبرداری کیهانی به موفقیتهای چشمگیری دست پیدا کنند.
