Astronomi

Astronominin farklı dallarıyla ilgili dokuz görsel.

Astronomi veya gök bilimi, gök cisimlerini ve evrende meydana gelen fiziksel olguları inceleyen bir doğa bilimidir. Bu cisimlerin kökenini ve genel evrimini açıklamak için matematik, fizik ve kimyadan yararlanılır. İlgi alanına giren cisimler arasında gezegenler, doğal uydular, yıldızlar, bulutsular, galaksiler, meteoroitler, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar bulunur. İncelenen olgular arasında süpernova patlamaları, gama ışını patlamaları, kuasarlar, blazarlar, pulsarlar ve kozmik mikrodalga arka plan ışıması yer alır. Daha genel bir ifadeyle astronomi, Dünya atmosferinin ötesinde ortaya çıkan her şeyi inceler. Kozmoloji, evreni bir bütün olarak inceleyen astronomi dalıdır.

Astronomi, en eski doğa bilimlerinden biridir. Kayıtlı tarihteki ilk uygarlıklar, gece gökyüzüne yönelik sistematik gözlemler yapmıştır. Bu uygarlıklar arasında Mısırlılar, Babilliler, Yunanlar, Hintliler, Çinliler, Mayalar ve Amerika'nın birçok kadim yerli halkı bulunmaktadır. Geçmişte astronomi; astrometri, göksel seyrüsefer, gözlemsel astronomi ve takvim yapımı gibi birbirinden farklı disiplinleri kapsıyordu.

Astronomi, amatörlerin aktif rol oynadığı ender bilim dallarından biridir. Bu durum, özellikle geçici astronomik olayların keşfinde ve gözlemlenmesinde geçerlidir. Amatör astronomlar, yeni kuyruklu yıldızların bulunması gibi birçok önemli keşfe katkı sağlamıştır.

Astronomi terimi, Antik Yunancada "yıldız" anlamına gelen astron (ἄστρον) ile "yasa" veya "kural" anlamındaki nomos'tan (νόμος) türetilen -nomia (-νομία) ekinin birleşimiyle oluşmuş astronomia (ἀστρονομία) sözcüğüne dayanır ve "yıldızların yasası" anlamına gelir.

Osmanlı Türkçesinde ve klasik İslam bilim geleneğinde bu alan için Arapça kökenli ilm-i heyet, ilm-i nücûm-ı hakiki, ilm-i felek ve felekiyyât terimleri kullanılmıştır. Bu adlandırmalardan heyet, Arapçadaki "sûret, şekil ve dış görünüş" anlamlarına dayanır. Felek sözcüğü ise Sümerce bala(g) (dönmek, yuvarlak olmak) kökünden türetilen Akkadca pilakku (kirmen, iğ) kelimesine dayanır. Kur'an'daki felek ifadesi (Enbiyâ 21/33 ve Yâsîn 36/40) gök cisimlerinin üzerinde döndüğü yer ya da yörüngeler olarak yorumlanmıştır. Cumhuriyetin ilk yıllarında Dârülfünûn Fen Fakültesi'ndeki enstitülerden biri Heyet Enstitüsü adını taşıyordu (1926–1927). Dârülfünunun 1933 Üniversite Reformu ile İstanbul Üniversitesine dönüştürülmesinin ardından, 1933–34 ders yılı başında Ord. Prof. Dr. Finlay-Freundlich Heyet Enstitüsü ile Kandilli Rasathanesini yönetmek üzere davet edilmiş, enstitü ise Astronomi Enstitüsü adını almıştır.

Fransızca astronomie kelimesinden alıntılanan astronomi terimi, Türkçe yazılı metinlerde 20. yüzyılın ilk yarısından itibaren görülmeye başlanmıştır. Cumhuriyet dönemiyle geleneksel heyet teriminin yerini astronomi terimi almış, 1960'larda yürütülen terim çalışmaları kapsamında ise Prof. Dr. Abdullah Kızılırmak'ın Türk Dil Kurumu tarafından 1969'da yayımlanan sözlüğüyle birlikte gökbilim terimi önerilerek yerleşmiştir. Günümüzde Türk Dil Kurumu tarafından ana terim olarak "gök bilimi" benimsenirken, bu ifadenin ilk hali olan "gökbilim" de yaygın bir varyasyon olarak kullanılmaktadır.

Astronomi, insanların yaşamı ve dünyevi olayların gök cisimlerinin konumlarıyla ilişkili olduğunu savunan bir inanç sistemi olan astroloji ile karıştırılmamalıdır. Tarihsel kökleri ortak olan ve geçmişte İslam dünyasında da genel olarak ilm-i nücûm adıyla anılan bu iki alan, zamanla kesin çizgilerle birbirinden ayrılmıştır. Günümüzde astronomi kuramsal ve deneysel gücünü fizik biliminden alırken astroloji her türlü bilimsel temelden yoksundur.

Modern kullanımda "astronomi" ve "astrofizik" terimleri büyük ölçüde eş anlamlı kabul edilir. Sözlük tanımlarına bakıldığında "astronomi", "Dünya atmosferinin ötesindeki gök cisimlerinin, maddenin ve bunların fiziksel ile kimyasal özelliklerinin incelenmesi" şeklinde tarif edilir. "Astrofizik" ise astronominin "gök cisimleri ile doğa olaylarının davranışlarını, fiziksel özelliklerini ve dinamik süreçlerini" ele alan alt dalı olarak tanımlanır. Bazı kaynaklarda ise bu iki kavram arasında kapsam farkı gözetilir. Örneğin Frank Shu, The Physical Universe adlı temel ders kitabının girişinde "astronomi" terimini bu alanın gözlemsel ve niteliksel yönü, "astrofizik" terimini ise aynı alanın fiziğe dayalı kuramsal boyutu olarak tanımlar. Bu ayrıma göre astrometri gibi bazı alanlar, astrofiziğin bir parçası olmaktan ziyade doğrudan doğruya astronomi kapsamında ele alınır. Araştırma kurumlarının "astronomi" veya "astrofizik" adlandırmalarından birini tercih etmesi, genellikle o kurumun bir fizik bölümüyle olan tarihsel bağına göre şekillenir. Bunun yanı sıra profesyonel astronomların birçoğu astronomiden çok, fizik alanında akademik dereceye sahiptir. Bu nedenlerle modern kullanımda her iki terim de sıklıkla birbirinin yerine tercih edilmektedir.

Solda: Neolitik Çağ toplulukları tarafından inşa edilen ve günümüzde Yukarı Mısır'daki Asvan'da sergilenen Nabta Playa megalitleri.
Sağda: Almanya'daki Mittelberg Tepesi'nde bulunan ve yaklaşık MÖ 1800-1600 yıllarına tarihlenen Nebra gök tekeri.

Astronomi, en eski bilim dallarından biri olarak kabul edilir. Fransa'daki Lascaux Mağarası'nda yer alan Paleolitik Çağ duvar resimlerindeki figüratif olmayan bazı nokta kümeleri ile figüratif çizimlerin içindeki noktaların Ülker kümesi, Boğa takımyıldızı, Yaz Üçgeni ve Ay'ın 29 günlük evre döngüsüyle ilişkili olduğu iddia edilmektedir. Bununla birlikte arkeolojik bulgular, Bronz Çağı (ve belki de Neolitik Çağ) uygarlıklarının astronomi bilgisine sahip olduğunu ortaya koymaktadır.

Astronominin ilk dönemlerindeki gelişimi, tarım takvimlerinin düzenlenmesi gibi pratik ihtiyaçlar doğrultusunda şekillenmiştir. Yazılı tarih öncesine uzanan Stonehenge gibi arkeolojik alanlar, eski çağlarda gökyüzü gözlemlerine duyulan ilginin kanıtlarını sunar. Üzerinde Güneş, Ay ve yedi yıldızlı bir kümeyi de içeren yıldızlar biçiminde yorumlanan kakma sembollerin yer aldığı Nebra gök tekeri gibi buluntular da bu ilginin somut örneklerinden biridir. Yukarı Mısır'daki Nabta Playa bölgesinde yer alan megalitik yapılar, Sirius'un helyak doğuşuna (gün doğumundan hemen önce belirmesine) göre hizalanmış astronomik takvim düzenekleri barındırmaktaydı. Bu yapılar, Nil Nehri'nin yıllık taşkınlarını öngörmek amacıyla kullanılan takvimin ayarlanmasına katkı sağlamıştır.

Erken dönem astronomi aletlerinden biri olan Babil planisferinin (MÖ 7. yüzyıl) orijinali (solda) ve arkeolojik çizimi (sağda). Bu alette kullanılan altmışlık sayı sistemi (örn. 12, 24, 60, 360), zaman ölçümü ve astrometri alanlarında yaygın biçimde benimsenerek günümüze kadar ulaşmıştır.

Mısır, Mezopotamya, Yunanistan, Hindistan ve Çin gibi uygarlıklar; birbirlerinden bağımsız olmakla birlikte kültürel etkileşimlerin de katkısıyla astronomik gözlemevleri kurmuş, takvimler ve astronomik aletlerin yanı sıra evrenin doğasına dair fikirler geliştirmişlerdir. Bu dönemin en önemli gelişmelerinden biri, matematiksel ve bilimsel astronominin Babilliler arasında ortaya çıkması ve diğer uygarlıklardaki astronomi geleneklerinin temellerini oluşturmasıydı. Babilliler, Ay tutulması olaylarının 223 kavuşum ayından oluşan saros döngüsü içerisinde tekrar ettiğini keşfetmişlerdir.

Babillilerin ardından Antik Yunanistan'da ve Helenistik dünyada önemli ilerlemeler kaydedildi. Yunan astronomisi, gök olayları için akılcı ve fiziksel açıklamalar getirme arayışındaydı. MÖ 4. yüzyılda Heraklides Pontikus, Dünya'nın kendi ekseni etrafında döndüğünü öne süren ilk kişi oldu. MÖ 3. yüzyılda Sisamlı Aristarkos, Güneş ve Ay'ın Büyüklükleri ve Uzaklıkları Üzerine adlı eserinde Ay'ın ve Güneş'in boyutları ile uzaklıklarını hesaplamış, Dünya'nın gezegenlerle birlikte Güneş etrafında döndüğünü savunan ve günümüzde Güneş merkezlilik adıyla bilinen Güneş Sistemi modelini öne sürmüştür. MÖ 2. yüzyılda İznikli Hipparkos, Ay'ın boyutunu ve uzaklığını hesaplamış ve usturlap gibi bilinen en eski astronomik aletleri icat etmiştir. Ayrıca ekinoksların ve gün dönümlerinin sabit yıldızlara göre konumlarında meydana gelen, günümüzde presesyon kaynaklı olduğu bilinen küçük kaymaları gözlemlemiş, bunların yanı sıra 1020 yıldızdan oluşan bir katalog hazırlamıştır. Günümüzde Kuzey Yarım Küre'deki takımyıldızların çoğu da Yunan astronomisine dayanmaktadır. Antikitera düzeneği (yaklaşık MÖ 150-80), belirli bir tarih için Güneş, Ay ve gezegenlerin konumunu hesaplamak üzere tasarlanmış erken dönem bir analog bilgisayardı. Avrupa'da mekanik astronomik saatlerin ortaya çıktığı 14. yüzyıla kadar benzer karmaşıklıkta teknolojik eserler bir daha görülmemiştir.

Klasik Yunan Dönemi'nden sonra astronomiye, evrenin yer merkezli modeli veya Batlamyus'un adıyla anılan Batlamyus sistemi hakim oldu. Batlamyus'un Arapça çevirisinde Almagest adını alan 13 ciltlik astronomi eseri, bin yılı aşkın bir süre temel başvuru kaynağı olarak kaldı. Bu sistemde Güneş, Ay ve yıldızların, evrenin merkezindeki Dünya'nın etrafında döndüğüne inanılıyordu. Batlamyus sistemi zamanla geçerliliğini yitirmiş olsa da kendi döneminde gök cisimlerinin konumlarına dair yapılabilecek en doğru tahminleri sunmaktaydı.

Hint astronomisi, Helenistik astronominin MS ilk yüzyıllarda ticaret ve kültürel temaslar yoluyla bölgeye ulaşmasıyla yeni bir evreye girdi. Vedāṅga Jyotiṣa'da kaydedilenler gibi daha eski yerel gelenekler takvimlerin temelini oluştururken zamanla Yunan astronomi modelleri Aryabhata, Varahamihira ve Brahmagupta gibi bilginler tarafından sisteme dahil edildi. Aryabhata özellikle gezegen hareketlerini, Güneş ve Ay tutulmalarını hesaplama yöntemlerini geliştirdi. Geç Orta Çağ'da Kerala okulu, gelişmiş gözlem teknikleri ile daha hassas gezegen ve tutulma hesaplamaları sayesinde astronomiye önemli katkılarda bulundu.

Astronomi, Orta Çağ İslam dünyasında büyük bir gelişme gösterdi. Bölgede 9. yüzyılın başlarından itibaren astronomik gözlemevleri kuruldu. Yerel Grup'taki en büyük galaksi olan Andromeda Galaksisi, 964 yılında İranlı Müslüman astronom Abdurrahman es-Sufî tarafından Sabit Yıldızlar Kitabı adlı eserinde tarif edildi. Son 1000 yılın görünür kadir değeriyle en parlak yıldız olayı olan SN 1006 süpernovası, 1006 yılında Mısırlı Arap astronom Ali bin Rıdvan ve Çinli astronomlar tarafından gözlemlendi. İranlı bilgin Bîrûnî, Batlamyus'un aksine Güneş'in yeröte (gökyüzündeki en yüksek nokta) noktasının sabit olmadığını, hareket ettiğini tespit etti. Müslüman astronomlar, günümüzde münferit yıldızlar için kullanılan birçok Arapça ismi bilim dünyasına kazandırmıştır.

Büyük Zimbabve ve Timbuktu'daki kalıntılar, geçmişte astronomi gözlemevlerine ev sahipliği yapmış olabilir. Klasik dönem sonrası Batı Afrika'da astronomlar, yıldızların hareketlerini ve bunların mevsimlerle ilişkisini inceleyerek karmaşık matematiksel hesaplamalara dayanan gökyüzü haritaları ile diğer gezegenlerin yörünge şemalarını hazırladılar. Songaylı tarihçi Mahmud Kati, 1583 yılında gerçekleşen bir meteor yağmurunu kayda geçirmiştir.

Orta Çağ Avrupası'nda Wallingfordlu Richard (1292-1336); ilk astronomik saati, gezegenler ve diğer gök cisimleri arasındaki açıların ölçülmesini sağlayan Rectangulus'u ve Ay, Güneş ile gezegen boylamlarının hesaplanmasında kullanılan Albion adlı bir ekvatoryumu geliştirdi. Nicole Oresme (1320-1382), Dünya'nın kendi ekseni etrafında döndüğüne dair kanıtları ele aldı. Jean Buridan (1300-1361), gök cisimlerinin hareketlerini de açıklayan impetus teorisini geliştirdi. Altı asrı aşkın bir süre boyunca (Geç Orta Çağ'da antik dönem bilgilerinin yeniden keşfedilmesinden Aydınlanma Çağı'na kadar) Roma Katolik Kilisesi, astronomi çalışmalarına muhtemelen diğer tüm kurumlardan daha fazla maddi ve toplumsal destek sağladı. Kilisenin bu desteğindeki temel amaçlarından biri, Paskalya Bayramı'nın tarihini doğru belirleyebilmekti.

Rönesans döneminde Nikolas Kopernik, Güneş Sistemi için Güneş merkezli bir model öne sürdü. Geliştirdiği model dairesel yörünge anlayışını korumuş olsa da gezegen yörüngelerinin boyutlarını ve periyotlarını hesaplamak için yeterliydi. Kopernik astronomisinin yalınlığı ve çekiciliği, 1600'lerde Galileo'nun teleskopla yaptığı gözlemlerle doğrulanmasından önce bile bu modelin astronomlar arasında benimsenmesini sağladı.

1608 civarında teleskop icat edildi ve 1610 yılına gelindiğinde Galileo Galilei, Venüs gezegeninde Ay'ınkine benzer evreler gözlemleyerek Güneş merkezli modeli destekledi. Aynı dönemde Güneş merkezli model Johannes Kepler tarafından niceliksel olarak düzenlendi. Tycho Brahe'nin yirmi yıllık titiz gözlemlerini inceleyen Kepler, gezegenlerin Güneş etrafındaki hareketlerinin ayrıntılarını açıklayan bir sistem geliştirdi. Kepler, Kopernik'in tekdüze dairesel hareket fikrini terk edip eliptik hareketleri benimsemiş olsa da ortaya koyduğu yasaların ardındaki kuramsal temeli oluşturamamıştır. Gezegenlerin hareketlerini nihai olarak açıklayan kişi, gök mekaniği disiplinini ve kütleçekim yasasını geliştiren Isaac Newton oldu. Newton ayrıca aynalı teleskobu geliştirdi. Newton, Richard Bentley ile yürüttüğü ortak çalışmada yıldızların Güneş'e benzediğini fakat ondan çok daha uzakta bulunduklarını öne sürmüştür.

Yeni teleskoplar yıldızlara dair düşünceleri de değiştirdi. 1610 yılında Galileo, gece gökyüzünü boydan boya geçen ve günümüzde Samanyolu olarak bilinen ışık kuşağının sayısız yıldızdan oluştuğunu keşfetti. 1668 yılında James Gregory, Jüpiter'in ışıma gücünü Sirius ile karşılaştırarak Sirius'un uzaklığının 83.000 AU'nun üzerinde olduğunu tahmin etmiştir. Britanya'nın ilk Kraliyet Astronomu olan İngiliz astronom John Flamsteed, 3000'den fazla yıldızı kataloglamış fakat bu veriler 1712 yılında kendi isteği dışında yayımlanmıştır. Astronom William Herschel, bulutsuların ve yıldız kümelerinin ayrıntılı bir kataloğunu hazırladı ve 1781 yılında tarihte keşfedilen ilk yeni gezegen olan Uranüs'ü buldu. Friedrich Bessel, 1838'de yıldız paralaksı tekniğini geliştirmişti fakat bu tekniği uygulamak o kadar zordu ki 1900 yılına kadar yalnızca 100 civarında yıldızın ölçümü yapılabilmişti.

18 ve 19. yüzyıllarda Leonhard Euler, Alexis Claude Clairaut ve Jean le Rond d'Alembert tarafından üç cisim problemi üzerine yürütülen çalışmalar, Ay'ın ve gezegenlerin hareketlerine ilişkin daha kesin öngörülerde bulunulmasını sağladı. Bu çalışmalar daha sonra Joseph-Louis Lagrange ve Pierre-Simon Laplace tarafından geliştirilerek gezegen ve uyduların kütlelerinin, yörüngelerindeki tedirginliklerden yola çıkılarak tahmin edilmesine olanak tanımıştır.

Spektroskop ve astrofotoğrafçılık gibi yeni teknolojilerin kullanılmaya başlanmasıyla astronomi alanında önemli ilerlemeler kaydedildi. 1814-1815 yıllarında Joseph von Fraunhofer Güneş'in ve diğer yıldızların tayfında, sonradan Fraunhofer çizgileri olarak adlandırılacak yaklaşık 574 karanlık çizgi keşfetti. 1859'da Gustav Kirchhoff, bu çizgilerin farklı elementlerin varlığından kaynaklandığını ortaya koymuştur.

1700'lerin sonlarında William Herschel, Dünya'dan farklı yönlere doğru uzanan yıldızların dağılım haritasını çıkararak evrenin, Güneş'in merkeze yakın bir konumda yer aldığı disk biçimindeki bir yıldız topluluğundan, yani Samanyolu'ndan ibaret olduğu sonucuna varmıştır. John Michell'in yıldızların öz ışıma güçlerinin birbirinden farklı olduğunu kanıtlaması ve Herschel'in daha güçlü teleskoplarla her yönde yeni yıldızlar gözlemlemesinin ardından astronomlar, puslu sarmal bulutsuların bazılarının uzak birer "ada evren" olabileceğini düşünmeye başladılar.

Dünya'nın da içinde yer aldığı Samanyolu dahil olmak üzere galaksilerin birer yıldız topluluğu olarak varlığı ancak 20. yüzyılda kanıtlanabildi. Henrietta Leavitt 1912'de, periyodik ışıma gücü değişimleri sayesinde yıldızların gerçek ışıma güçlerinin belirlenmesine ve böylece güvenilir uzaklık tahminleri yapılmasına imkan tanıyan Sefe değişeni yıldızlarını keşfetti. Harlow Shapley, bu Sefe değişenlerini kullanarak Samanyolu'nun ilk doğru haritasını oluşturmuştur. Edwin Hubble, Mount Wilson Gözlemevindeki 2,5 metrelik Hooker Teleskobu'nu kullanarak çeşitli sarmal bulutsulardaki Sefe değişenlerini tespit etti. 1922-1923 yıllarında, o dönemde birer bulutsu sanılan Andromeda Galaksisi ile Üçgen Galaksisi'nin ve diğer benzer yapıların aslında Samanyolu'nun dışında yer alan bağımsız galaksiler olduğunu kesin olarak kanıtlayarak evrenin çok sayıda galaksiden oluştuğunu ortaya koymuştur.

Albert Einstein'ın 1917'de genel görelilik teorisini yayımlaması, evreni bir bütün olarak ele alan teorik modellerin modern çağını başlatmıştır. 1922'de Alexander Friedman evren için statik, genişleyen ve büzülen çözümler içeren basitleştirilmiş modeller yayımladı. 1929'da Hubble, tüm galaksilerin Dünya'dan uzaklıklarıyla orantılı bir hızda uzaklaştığını gösteren gözlemlerini yayımladı. Bu ilişki günümüzde Hubble yasası olarak bilinmektedir. Bu bağıntı, evrenin genişlemesi durumunda beklenen bir sonuçtur. 1927'de Georges Lemaître tarafından açıklanan Büyük Patlama kavramı (evrenin bir zamanlar çok yoğun ve sıcak olduğu çıkarımı) o dönemde tartışılmış fakat bunu destekleyecek hiçbir deneysel kanıt bulunamamıştı. 1940'lardan itibaren yüksek yoğunluk koşulları altındaki nükleer reaksiyon hızları incelendi ve bu çalışmalar, 1940'ların sonu ile 1950'lerin başlarında başarılı bir Büyük Patlama nükleosentezi modelinin geliştirilmesine yol açtı. Ardından 1965'te kozmik mikrodalga arka plan ışıması keşfedildi ve bu gelişme, Büyük Patlama modelini destekleyen kanıtları sağlamlaştırdı.

Astrofizikteki kuramsal modeller, kara delikler ve nötron yıldızları gibi cisimlerin var olabileceğini öngörmüştür. Bu cisimler, kuasarlar ve pulsarlar gibi gök olaylarını açıklamak için kullanılmıştır.

Uzay teleskopları, elektromanyetik tayfın normalde atmosfer tarafından engellenen veya bulanıklaştırılan bölümlerinde ölçümler yapılabilmesine olanak sağladı. LIGO projesi, 2015 yılında kütleçekim dalgalarının varlığına dair kanıtlar tespit etmiştir.

Gözlemsel astronomi, evrendeki gök cisimlerini ve kozmik olayları teleskoplar ile dedektörler yardımıyla doğrudan inceleyip veri toplamaya odaklanan temel çalışma alanıdır. Astronomide gök cisimleriyle laboratuvar ortamında doğrudan deney yapma imkanı bulunmadığından evrene ilişkin araştırmalar neredeyse bütünüyle bu cisimlerin yaydığı veya yansıttığı sinyallerin toplanmasına dayanır. Bilgi edinmenin başlıca aracı olan elektromanyetik radyasyon, radyo dalgalarından gama ışınlarına kadar uzanan geniş bir elektromanyetik spektrumu kapsar. Ancak Dünya atmosferi bu radyasyonun tamamına karşı geçirgen değildir. Radyo dalgaları ile görünür ışık yer yüzeyindeki gözlemevlerine kolayca ulaşabilirken morötesi, X-ışını ve gama ışını gibi yüksek enerjili bantlar atmosfer tarafından büyük oranda soğurulur. Bu durum, gözlemsel çalışmaların incelenen dalga boyunun özelliğine göre hem yer tabanlı teleskoplarla hem de atmosferin engelleyici etkisinden uzak uzay teleskoplarıyla yürütülmesini zorunlu kılmıştır. Günümüzde gözlemsel astronomi, incelenen spektrum bölgesine ve kullanılan tespit teknolojilerine göre çeşitli alt dallara ayrılmaktadır. Bu alt dallara ilişkin ayrıntılı bilgiler aşağıda verilmiştir.

Radyo astronomi, görünür ışık sınırlarının çok ötesinde kalan ve genellikle 1 milimetre ile 15 metre arasında değişen (20 MHz ila 300 GHz frekans aralığı) uzun dalga boyuna sahip radyasyonu kullanır. Normalde görünmez bir gaz olan hidrojen, radyo dalga boylarında gözlemlenebilen 21 cm'lik (1420 MHz) bir spektral çizgi üretir. Radyo dalga boylarında gözlemlenebilen başlıca hedefler arasında yıldızlar arası gaz, pulsarlar, hızlı radyo patlamaları, süpernovalar ve aktif galaksi çekirdekleri yer alır.

Kızılötesi astronomi, insan gözünün algılayamadığı ve kırmızı görünür ışıktan daha uzun dalga boylarına sahip olan kızılötesi radyasyonu inceler. Kızılötesi spektrum; gezegenler, yıldız çevresindeki diskler veya ışığı toz tarafından engellenen bulutsular gibi görünür ışık yaymayacak kadar soğuk olan cisimleri incelemek için oldukça elverişlidir. Kızılötesinin daha uzun olan dalga boyları, görünür ışığı soğuran toz bulutlarını aşarak moleküler bulutların içine gömülü genç yıldızların ve galaksi çekirdeklerinin gözlemlenmesine imkan tanır. Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) tarafından yapılan gözlemler, galaksimizdeki çok sayıda önyıldızın ve bunlara ev sahipliği yapan yıldız kümelerinin ortaya çıkarılmasında özellikle etkili olmuştur.

Görünür ışığa yakın kızılötesi dalga boyu aralıkları haricinde bu tür radyasyon, atmosfer tarafından büyük ölçüde soğurulur veya bizzat atmosferin kendisi de belirgin miktarda kızılötesi emisyon ürettiği için perdelenir. Bu nedenle kızılötesi gözlemevlerinin Dünya üzerindeki yüksek ve kurak bölgelere veya doğrudan uzaya kurulması gerekir. Kızılötesi bölgede güçlü ışıma yapan bazı moleküller, uzay kimyasının incelenmesine olanak tanır.

James Webb Uzay Teleskobu, çok uzaktaki galaksileri tespit etmek için kızılötesi radyasyonu algılar. Bu galaksilerden milyarlarca yıl önce yayılan görünür ışık, evrenin genişlemesi sonucunda kızılötesi bölgeye kaymıştır. Astronomlar, bu uzak galaksileri inceleyerek ilk galaksilerin oluşum sürecini aydınlatmayı amaçlamaktadır.

Tarihsel süreçte görünür ışık astronomisi olarak da adlandırılan optik astronomi, astronominin en eski dalıdır. Gözlem görüntüleri başlangıçta elle çiziliyordu. 19. yüzyılın sonlarında ve 20. yüzyılın büyük bir bölümünde görüntüler fotoğrafik ekipmanlar kullanılarak elde edildi. Günümüzde ise görüntüler, başta yük bağlaşımlı aygıtlar (CCD) olmak üzere dijital dedektörler yardımıyla oluşturulmakta ve modern ortamlara kaydedilmektedir. Görünür ışık tayfı yaklaşık 380 ila 700 nanometre (nm) aralığını kapsasa da aynı ekipmanlar bazı yakın morötesi ve yakın kızılötesi radyasyon türlerini gözlemlemek için de kullanılabilmektedir.

Ultraviyole astronomisi, Dünya atmosferi tarafından soğurulan morötesi dalga boylarını kullanır ve bu nedenle gözlemlerin atmosferin üst katmanlarından veya doğrudan uzaydan yapılması gerekir. Ultraviyole astronomisi, termal radyasyonun ve bu dalga boylarında çok parlak olan sıcak, mavi OB yıldızı türündeki yıldızlara ait spektral emisyon çizgilerinin incelenmesi için son derece uygundur.

X ışını astronomisi, son derece sıcak ve yüksek enerjili süreçler sonucunda ortaya çıkan X ışını radyasyonunu kullanır. X ışınları Dünya atmosferi tarafından soğurulduğundan, gözlemlerin yüksek irtifa balonu, roket veya özel X ışını astronomi uydusu gibi araçlarla yüksek irtifalardan yapılması gerekir. X ışını kaynakları arasında X ışını ikilileri, süpernova kalıntıları, galaksi kümeleri ve aktif galaksi çekirdekleri yer alır. Güneş yüzeyinin nispeten soğuk olması nedeniyle Güneş'in ve diğer yıldızların X ışını görüntüleri, sıcak yıldız tacı hakkında değerli bilgiler sağlar.

Gama ışını astronomisi, gök cisimlerini elektromanyetik spektrumun en kısa dalga boylarında (en yüksek enerjide) gözlemler. Gama ışını radyasyonu, Compton Gama Işını Gözlemevi gibi uydular aracılığıyla doğrudan veya Çerenkov atmosferik görüntüleme teleskobu adı verilen özel teleskoplarla gözlemlenebilmektedir. Çerenkov teleskopları gama ışınlarını doğrudan tespit etmez. Bunun yerine gama ışınları Dünya atmosferi tarafından soğurulduğunda ortaya çıkan görünür ışık parlamalarını algılar. Gama ışını astronomisi; kozmik ışınların kökeni, karanlık maddeye ait olası yok oluş süreçleri ve aktif galaksi çekirdeği (AGN) merkezlerinden çıkan rölativistik parçacık akışları hakkında bilgi sunar. Ayrıca AGN'leri uzak birer fener gibi kullanarak galaksiler arası uzayın özelliklerinin incelenmesini sağlar. Anlık ışıma yapan gama ışını patlamaları, son derece yüksek enerjili olaylardır ve evrendeki en yüksek ışıma gücüne sahip (en parlak) olgular arasında yer alır.

Çok uzak mesafelerde meydana gelen bazı fenomenler, Dünya'dan elektromanyetik radyasyona dayanmayan sistemler kullanılarak gözlemlenebilmektedir.

Nötrino astronomisi alanında astronomlar, nötrinoların tespiti için SAGE, GALLEX ve Kamioka II/III gibi yoğun şekilde yalıtılmış yer altı nötrino dedektörü tesislerini kullanır. Dünya'dan geçen nötrinoların büyük bir çoğunluğu Güneş kaynaklıdır fakat Süpernova 1987A'dan gelen 24 nötrino da tespit edilmiştir. Dünya atmosferine girdiklerinde bozunabilen veya soğurulabilen çok yüksek enerjili parçacıklardan (atom çekirdeklerinden) oluşan kozmik ışınlar, günümüz gözlemevleri tarafından saptanabilen ikincil parçacık yağmurlarına yol açar.

Kütleçekimsel dalga astronomisi, uzak ve devasa kütleli cisimler hakkında gözlemsel veriler toplamak için kütleçekimsel dalga detektörü sistemlerini kullanır. Lazer İnterferometre Kütleçekimsel Dalga Gözlemevi (LIGO) gibi birkaç gözlemevi inşa edilmiştir. LIGO, 14 Eylül 2015'te bir ikili kara delik sisteminden gelen kütleçekim dalgalarını saptayarak kütleçekim dalgalarının ilk gözlemini gerçekleştirmiştir. 26 Aralık 2015'te ikinci bir kütleçekim dalgası tespit edilmiştir ve yeni gözlemlerin devam etmesi beklenmektedir fakat kütleçekimsel dalgaların tespiti son derece hassas aletler gerektirir.

Elektromanyetik radyasyon, nötrinolar veya kütleçekimsel dalgalar kullanılarak yapılan gözlemlerin ve diğer tamamlayıcı bilgilerin bir araya getirilmesi, çoklu haberci astronomisi olarak bilinir.

Astronominin ve hatta tüm bilimin en eski alanlarından biri, gök cisimlerinin konumlarını ölçen astrometridir. Tarihsel süreçte Güneş, Ay, gezegenler ve yıldızların kesin konumlarının bilinmesi, göksel navigasyonda (yön bulmak amacıyla gök cisimlerinin kullanılması) ve takvim yapımında hayati bir rol oynamıştır. Gezegen konumlarının titizlikle ölçülmesi, kütleçekimsel tedirginliklerin derinlemesine anlaşılmasına ve gezegenlerin geçmiş ile gelecekteki konumlarının yüksek bir doğrulukla belirlenmesine imkan tanımıştır. Bu çalışma alanı gök mekaniği olarak bilinir. Yakın yıldızların paralaks ölçümleri, evrenin ölçeğini belirlemede kullanılan kozmik uzaklık merdiveninin temel basamağını oluşturur. Bu ölçümler, özellikleri doğrudan kıyaslanabildiği için daha uzaktaki yıldızların niteliklerini saptamada da mutlak bir referans noktası sunar. Yıldızların dikey hız ve özdevinim ölçümleri, astronomların bu sistemlerin Samanyolu içerisindeki hareketlerinin haritasını çıkarmasına olanak tanır.

Evrenin büyük ölçekli yapısını inceleyen fiziksel kozmoloji, evrenin oluşumunu ve evrimini anlamayı amaçlar. Modern kozmolojinin temelini genel kabul gören Büyük Patlama teorisi oluşturur. Bu teori, evrenin son derece yoğun ve sıcak bir durumda başladığını, ardından 13,8 milyar yıl boyunca genişleyerek günümüzdeki durumuna ulaştığını savunur. Büyük Patlama kavramı, 1965 yılında kozmik mikrodalga arka plan ışımasının keşfedilmesinden sonra geniş çevrelerce benimsenmiştir. Günümüzde karanlık madde ve karanlık enerjinin, evrendeki kütlenin %96'sını oluşturduğu düşünülmektedir. Bu nedenle bu bileşenlerin fiziğini anlamaya yönelik yoğun çalışmalar yürütülmektedir.

Kendi galaksimizin dışındaki gök cisimlerini ele alan bu alan; galaksi oluşumu ve evrimi, galaksilerin morfolojisi (biçimsel özellikleri) ile biçimsel galaksi sınıflaması, aktif galaksilerin gözlemlenmesi ve daha büyük bir ölçekte galaksi grupları ve kümeleri gibi konuları kapsar. Bu çalışmalar, evrenin büyük ölçekli yapısının anlaşılmasına katkı sağlamaktadır.

Galaktik astronomi, Güneş Sistemi'ni barındıran ve galaksilerden oluşan Yerel Grup'un önde gelen bir üyesi olan çubuklu sarmal galaksi tipindeki Samanyolu da dahil olmak üzere galaksileri inceler. Samanyolu, karşılıklı kütleçekim etkisiyle bir arada tutulan gaz, toz, yıldızlar ve diğer cisimlerin oluşturduğu dönen bir kütledir. Dünya bu galaksinin tozlu dış kollarında yer aldığından Samanyolu'nun büyük bir bölümü toz nedeniyle perdelenir.

Samanyolu'ndaki ve diğer galaksilerdeki maddenin kinematik incelemeleri, görünür maddeyle açıklanabilenden çok daha fazla kütle bulunduğunu göstermektedir. Bu karanlık maddenin doğası henüz tam olarak belirlenememiş olsa da kütlenin büyük bölümünü bir karanlık madde halesinin oluşturduğu görülmektedir.

Yıldızların ve yıldız evriminin incelenmesi evreni anlamamız açısından temel bir öneme sahiptir. Yıldız astrofiziği; gözlemler, teorik yaklaşımlar ve yıldızların iç yapısına dair bilgisayar simülasyonları aracılığıyla belirlenmiştir. Araştırılan konular arasında dev moleküler bulutlarda gerçekleşen yıldız oluşumu, önyıldızların ortaya çıkışı ve bunların nükleosentez gerçekleştirerek nükleer füzyon ile anakol yıldızlarına dönüşümü yer alır. İncelenen diğer süreçler arasında, ya bir süpernova ya da bir beyaz cüce ile sonlanan yıldız evrimi bulunur. Yıldızın dış katmanlarının uzaya püskürtülmesi bir gezegenimsi bulutsu oluşturur. Süpernovanın geride bıraktığı kalıntı ise yoğun bir nötron yıldızıdır. Eğer yıldız kütlesi Güneş'in kütlesinin en az üç katı kadarsa geriye kalan gök cismi bir kara deliktir.

Güneş astronomisi, G2 V yıldız sınıfında yer alan ve yaklaşık 4,6 milyar yaşındaki tipik bir anakol cüce yıldız olan Güneş'in incelenmesidir. Bu bilim dalının araştırdığı süreçler arasında güneş lekesi döngüsü, Güneş'in hem kararlı hem de dönemsel ışıma gücü değişimleri ile çeşitli katmanlarının davranışları yer alır. Bu katmanlar; nükleer füzyonun gerçekleştiği çekirdek, ışınım bölgesi, konveksiyon bölgesi, fotosfer, kromosfer ve Güneş tacıdır.

Gezegen bilimi; Güneş etrafında dönen gezegenler, doğal uydular, cüce gezegenler, kuyruklu yıldızlar, asteroitler ve diğer gök cisimlerinin yanı sıra uzak yıldızların yörüngesindeki ötegezegenleri de inceler. Güneş Sistemi önceleri teleskoplar, ardından da uzay araçları sayesinde nispeten kapsamlı biçimde incelenmiştir.

İncelenen süreçler arasında gezegen farklılaşması, bir gezegenin manyetik alanının oluşumu ile bu alanın yarattığı etkiler ve çarpışmalar, radyoaktif bozunma ya da gelgitsel ivme nedeniyle gezegen içinde oluşan ısı yer alır. Açığa çıkan bu ısı ise yer biliminin çeşitli alt dallarınca incelenen volkanizma, tektonik ve yüzey erozyonu gibi jeolojik süreçleri tetikleyebilmektedir.

Astrokimya, astronomi ile kimyanın kesişiminde yer alır. Evrendeki moleküllerin bolluğunu, kimyasal tepkimelerini ve bunların radyasyon ile etkileşimini inceler. "Astrokimya" terimi hem Güneş Sistemi hem de yıldızlararası ortam için kullanılabilir. Bu alandaki çalışmalar, örneğin Güneş Sistemi'nin oluşumunun anlaşılmasına katkı sağlar.

Astrobiyoloji (veya egzobiyoloji), yaşamın kökenini ve Dünya dışındaki gelişimini inceler. Dünya dışı yaşamın varlığını ve şayet varsa insanların bunu nasıl tespit edebileceğini araştırır. Ayrıca başka dünyalarda yaşam olasılığını araştırmak ve Dünya'dakinden farklı olabilecek biyosferlerin tanınmasına yardımcı olmak amacıyla astronomi, biyokimya, jeoloji, mikrobiyoloji, fizik ve gezegen biliminden yararlanır. Yaşamın kökeni ve evrimin ilk basamakları astrobiyoloji disiplininin ayrılmaz bir parçasıdır. Bu kapsamda; gezegen sistemlerinin kökeni, uzaydaki organik bileşiklerin kökeni, kaya-su-karbon etkileşimleri, Dünya'da abiyogenez, gezegensel yaşanabilirlik, yaşamın tespiti için biyolojik işaretlerin araştırılması ve hem Dünya'da hem de uzay boşluğunda yaşamın zorlu koşullara uyum sağlama potansiyeline yönelik çalışmalar yer alır.

Astronomi ve astrofizik, diğer temel bilim dallarıyla da disiplinlerarası güçlü bağlar geliştirmiştir. Arkeoastronomi, arkeolojik ve antropolojik kanıtlardan yararlanarak antik veya geleneksel astronomi pratiklerini kendi kültürel bağlamları içinde inceler. Astroistatistik, büyük miktarlardaki gözlemsel astrofizik verilerinin analizinde istatistiksel yöntemlerin uygulanmasıdır. Son olarak "adli astronomi" kapsamında, sanat tarihi ve zaman zaman da hukuk alanındaki sorunların aydınlatılmasında astronomi yöntemleri kullanılmaktadır.

Astronomi, amatörlerin en fazla katkı sağlayabildiği bilim dallarından biridir. Amatör astronomlar gök cisimlerini ve olayları bazen hazır ekipmanlarla, bazen de kendi yaptıkları aletlerle toplu olarak gözlemler. En yaygın gözlem hedefleri arasında Güneş, Ay, gezegenler, yıldızlar, kuyruklu yıldızlar, meteor yağmurları ile yıldız kümeleri, galaksiler ve bulutsular gibi derin uzay cisimleri yer alır. Dünyanın dört bir yanındaki astronomi kulüpleri, üyelerinin Messier (110 gök cismi) veya Herschel 400 kataloglarındaki tüm hedefleri izlemeye yönelik gözlem programları hazırlayıp yürütmelerine destek sağlar.

Türkiye'de amatör astronomi faaliyetleri, geniş katılımlı gözlem şenlikleri etrafında gelişim göstermektedir. Bu alandaki en köklü organizasyon, ilk kez 1998 yılında Bilim ve Teknik dergisinin öncülüğünde Antalya Saklıkent'te başlatılan ve günümüzde "TÜBİTAK Gökyüzü Gözlem Etkinliği" adıyla sürdürülen etkinliklerdir. Her yaştan gökyüzü meraklısını profesyonel astronomlarla bir araya getiren bu etkinlik kapsamında, ışık kirliliğinden uzak alanlarda kurulan çadır kamplarında teleskoplarla gözlemler yapılmakta ve başta Perseid meteor yağmuru olmak üzere önemli gök olayları izlenmektedir.

Çoğu amatör görünür dalga boylarında çalışsa da bazıları görünür spektrumun dışındaki dalga boylarıyla da denemeler yapmıştır. Amatör radyo astronomisinin öncüsü kabul edilen Karl Jansky, Samanyolu'nun merkezinde bir radyo kaynağı keşfetmiştir. Bazı amatör astronomlar ise ev yapımı teleskoplar ya da aslen astronomi araştırmaları için inşa edilmiş radyo teleskoplarını (örneğin One-Mile Teleskobu) kullanır.

Amatörler; küçük gezegenlerin yörüngelerini daha hassas belirlemek amacıyla örtülme ölçümleri yapabilir, yeni kuyruklu yıldızlar keşfedebilir ve değişen yıldızları düzenli olarak gözlemleyebilir. Dijital teknolojideki gelişmeler, amatörlerin astrofotoğrafçılık alanında da önemli ilerlemeler kaydetmelerini sağlamıştır.

Detaylı liste için bakınız: Astronomideki çözülmemiş problemler listesi

21. yüzyılda astronomi alanında henüz yanıtlanmamış önemli sorular bulunmaktadır. Bunların bir kısmı kozmik ölçektedir. Örneğin evrenin evrimine ve geleceğine yön veren karanlık madde ile karanlık enerji nedir? Evrenin nihai kaderi ne olacaktır? Evrendeki lityum bolluğu, standart Büyük Patlama modelinin öngördüğünden neden dört kat daha düşüktür? Diğer sorular ise daha spesifik fenomenlerle ilgilidir. Örneğin Güneş Sistemi normal bir yapı mıdır, yoksa sıra dışı mıdır? Yıldız kütle spektrumunun kökeni nedir? Başka bir deyişle astronomlar neden başlangıç koşullarından bağımsız olarak aynı yıldız kütle dağılımını (başlangıç kütle fonksiyonunu) gözlemler? Benzer şekilde ilk galaksilerin oluşumu, süper kütleli kara deliklerin kökeni, ultra yüksek enerjili kozmik ışınların kaynağı ve evrende başta zeki yaşam olmak üzere başka dünya dışı yaşam türlerinin varlığına dair belirsizlikler sürmektedir.

• Astronomi tarihi
• Astronomi kronolojisi
• Astronomide kullanılan Türkçe isimler
• Kozmogoni
• Uzay araştırmaları

• Astronomlar listesi
• Gözlemevleri listesi

• Uzay Kampı Türkiye Resmi Websitesi 18 Ağustos 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Astronomi portali-Fransızca 11 Eylül 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Astronomy Guide 29 Eylül 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. For reviews on astronomy products, how-to's and current events.
• International Year of Astronomy 2009 24 Eylül 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. IYA2009 Main website
• Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology 21 Ekim 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. from the American Institute of Physics
• Astronomy Picture of the Day 26 Ocak 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Southern Hemisphere Astronomy
• Sky & Telescope 7 Aralık 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. publishers
• Astronomy Magazine 16 Mayıs 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Latest astronomy news in 11 languages
• Universe Today 20 Şubat 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. for astronomy and space-related news
• Celestia Motherlode 14 Temmuz 2009 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Educational site for Astronomical journeys through space
• Search Engine for Astronomy
• Hubblesite.org - home of NASA's Hubble Space Telescope 10 Mayıs 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Astronomy - A History - G. Forbes - 1909 (eLibrary Project - eLib Text)
• Prof. Sir Harry Kroto, NL6 Şubat 2012 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Astrophysical Chemistry Lecture Series. 8 Freeview Lectures provided by the Vega Science Trust.
• Core books 27 Ağustos 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. and core journals 27 Ağustos 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. in Astronomy, from the Smithsonian/NASA Astrophysics Data System
• Güncel astronomi keşif ve haberlerinin yayınlandığı site 1 Kasım 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Monthly astronomy news 20 Nisan 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Amatör Astronomi/Astrofotoğrafçılık Websitesi 26 Ekim 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Astronomi, Teleskop İncelemeleri 23 Kasım 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Astronomi ve uzay bilimleri üzerine güncel haberler, yazılar, videolar ve fotoğraflar 31 Ekim 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.