खगोलशास्त्रम्
खगोलशास्त्रं एकं प्राकृतिकं विज्ञानं यत् आकाशवस्तूनाम्, ब्रह्माण्डे घटमानानां घटनानां च अध्ययनं करोति । तेषां उत्पत्तिं, तेषां समग्रविकासं च व्याख्यातुं गणितं, भौतिकशास्त्रं, रसायनशास्त्रं च उपयुज्यते । रुचिकरवस्तूनि सन्ति ग्रहाः, चन्द्राः, तारा, नीहारिका, आकाशगङ्गा, उल्कापिण्डाः, क्षुद्रग्रहाः, धूमकेतुः च । प्रासंगिकघटनासु सुपरनोवाविस्फोटः, गामाकिरणविस्फोटः, क्वासरः, ब्लाजारः, पल्सरः, ब्रह्माण्डीयसूक्ष्मतरङ्गपृष्ठभूमिविकिरणं च सन्ति । अधिकसामान्यतया खगोलशास्त्रं पृथिव्याः वायुमण्डलात् परं यत् किमपि उत्पद्यते तत् सर्वं अध्ययनं करोति । ब्रह्माण्डविज्ञानं खगोलशास्त्रस्य एकः शाखा अस्ति यः समग्ररूपेण ब्रह्माण्डस्य अध्ययनं करोति ।
खगोलशास्त्रं प्राचीनतमेषु प्राकृतिकविज्ञानेषु अन्यतमम् अस्ति । अभिलेखिते इतिहासे प्रारम्भिकाः सभ्यताः रात्रौ आकाशस्य विधिपूर्वकं अवलोकनं कृतवन्तः । एतेषु मिस्रदेशीयाः, बेबिलोनदेशीयाः, ग्रीकाः, भारतीयाः, चीनी, माया, अमेरिकादेशस्य बहवः प्राचीनाः आदिवासिनः च सन्ति । पूर्वं खगोलशास्त्रे खगोलमापनम्, आकाशगतिविज्ञानम्, अवलोकनात्मकखगोलशास्त्रम्, पञ्चाङ्गनिर्माणम् इत्यादयः विविधाः विषयाः अन्तर्भवन्ति स्म ।
व्यावसायिक खगोलशास्त्रं अवलोकनात्मक-सैद्धान्तिक-शाखासु विभक्तम् अस्ति । अवलोकनात्मकखगोलशास्त्रं खगोलीयवस्तूनाम् अवलोकनात् आँकडानां प्राप्तौ केन्द्रितम् अस्ति । ततः भौतिकशास्त्रस्य मूलभूतसिद्धान्तानां उपयोगेन एतस्य दत्तांशस्य विश्लेषणं भवति । सैद्धान्तिकं खगोलशास्त्रं खगोलीयवस्तूनाम् घटनानां च वर्णनार्थं सङ्गणकस्य अथवा विश्लेषणात्मकप्रतिमानस्य विकासं प्रति उन्मुखं भवति । एतौ क्षेत्रौ परस्परं पूरकौ भवतः । सैद्धान्तिकखगोलशास्त्रं अवलोकनपरिणामानां व्याख्यानं कर्तुं प्रयतते तथा च सैद्धान्तिकपरिणामानां पुष्ट्यर्थं अवलोकनानां उपयोगः भवति ।
खगोलशास्त्रं कतिपयेषु विज्ञानेषु अन्यतमम् अस्ति यस्मिन् शौकियाः सक्रियभूमिकां निर्वहन्ति । विशेषतः क्षणिकघटनानां आविष्कारस्य अवलोकनस्य च कृते एतत् सत्यम् । शौकिया खगोलशास्त्रज्ञाः नूतनानां धूमकेतुनां अन्वेषणम् इत्यादिषु अनेकेषु महत्त्वपूर्णेषु आविष्कारेषु साहाय्यं कृतवन्तः ।
अवलोकनात्मकः खगोलशास्त्रम्
सम्पादयतुआकाशपिण्डादिवस्तूनाम् विषये सूचनायाः मुख्यः स्रोतः दृश्यप्रकाशः अथवा अधिकसामान्यतया विद्युत्चुम्बकीयविकिरणः अस्ति । यस्मिन् विद्युत्चुम्बकीयवर्णक्रमे अवलोकनानि क्रियन्ते तस्य तत्सम्बद्धप्रदेशानुसारं अवलोकनखगोलशास्त्रस्य वर्गीकरणं कर्तुं शक्यते । वर्णक्रमस्य केचन भागाः पृथिव्याः पृष्ठतः अवलोकयितुं शक्यन्ते, अन्ये भागाः केवलं उच्चैः ऊर्ध्वताभ्यः वा पृथिव्याः वायुमण्डलात् बहिः वा अवलोकयितुं शक्यन्ते एतेषां उपक्षेत्राणां विषये विशिष्टा सूचना अधः दत्ता अस्ति ।
रेडियो खगोलशास्त्रम्
सम्पादयतुरेडियो खगोलशास्त्रे दृश्यपरिधितः बहिः, प्रायः एकमिलिमीटर् इत्यस्मात् अधिकतरङ्गदैर्घ्यस्य विकिरणस्य उपयोगः भवति । रेडियो खगोलशास्त्रं अन्येभ्यः अधिकांशेभ्यः अवलोकनात्मकखगोलशास्त्रेभ्यः भिन्नम् अस्ति यत् अवलोकितानां रेडियोतरङ्गानाम् असततफोटॉनरूपेण न तु तरङ्गरूपेण व्यवहारः कर्तुं शक्यते । अतः रेडियोतरङ्गानाम् आयामस्य चरणस्य च मापनं तुल्यकालिकरूपेण सुकरं भवति, यदा तु लघुतरङ्गदैर्घ्येषु एतत् तावत् सुलभं न भवति।
यद्यपि केचन रेडियोतरङ्गाः प्रत्यक्षतया खगोलीयवस्तूनाम्, ताप उत्सर्जनस्य उत्पादेन उत्सर्जिताः भवन्ति तथापि यत् रेडियो उत्सर्जनं दृश्यते तस्य अधिकांशः सिन्क्रोट्रॉन् विकिरणस्य परिणामः भवति, यत् यदा इलेक्ट्रॉनाः चुम्बकीयक्षेत्राणां परिक्रमां कुर्वन्ति तदा उत्पद्यन्ते । तदतिरिक्तं ताराान्तरवायुना उत्पादिताः वर्णक्रमीयरेखाः, विशेषतः २१ से.मी.पर्यन्तं हाइड्रोजनवर्णक्रमरेखा रेडियोतरङ्गदैर्घ्येषु दृश्यन्ते।
रेडियोतरङ्गदैर्घ्येषु अन्येषां विविधानां वस्तूनाम् अवलोकनं भवति, यथा सुपरनोवा, अन्तरतारकवायुः, पल्सरः, सक्रियः आकाशगङ्गा नाभिकाः च।
अवरक्त खगोलशास्त्रम्
सम्पादयतुअवरक्तखगोलशास्त्रस्य आधारः अवरक्तविकिरणस्य अन्वेषणं विश्लेषणं च भवति, यस्य तरङ्गदैर्घ्यं रक्तप्रकाशात् दीर्घं भवति तथा च अस्माकं दृष्टेः परिधितः बहिः अस्ति । अवरक्तवर्णक्रमः दृश्यप्रकाशस्य विकिरणं कर्तुं अतिशीतानां वस्तूनाम् अध्ययनार्थं उपयोगी भवति, यथा ग्रहाः, वृत्ततारकचक्राः वा नीहारिकाः, येषां प्रकाशः रजः अवरुद्धः भवति । अवरक्तस्य दीर्घतरङ्गदैर्घ्यं दृश्यप्रकाशं अवरुद्धयन्तः धूलिमेघान् प्रविष्टुं शक्नुवन्ति, येन आणविकमेघेषु आकाशगङ्गानां कोरेषु च निहितानाम् युवानां ताराणां अवलोकनं भवति । विस्तृतक्षेत्रस्य अवरक्तसर्वेक्षणस्य (WISE) अवलोकनं विशेषतया प्रभावी अभवत् अनेकेषां आकाशगङ्गा-आद्यतारकानां तेषां मेजबानतारकसमूहानां च अनावरणं कर्तुं । दृश्यप्रकाशस्य समीपे अवरक्ततरङ्गदैर्घ्यं विहाय एतादृशं विकिरणं वायुमण्डलेन बहुधा अवशोषितं भवति । अथवा मुखौटं भवति, यतः वायुमण्डलेन एव महत्त्वपूर्णं अवरक्तं उत्सर्जनं भवति फलतः पृथिव्यां वा अन्तरिक्षे वा अवरक्तवेधशालाः उच्चशुष्कस्थानेषु स्थापनीयाः भवन्ति । केचन अणुः अवरक्ते प्रबलतया विकिरणं कुर्वन्ति । अनेन अन्तरिक्षस्य रसायनशास्त्रस्य अध्ययनं भवति । विशेषतः धूमकेतुषु जलं ज्ञातुं शक्नोति ।
प्रकाशिकम् खगोलशास्त्रम्
सम्पादयतुऐतिहासिकदृष्ट्या प्रकाशीयखगोलशास्त्रं, यत् दृश्यप्रकाशस्य खगोलशास्त्रम् इति अपि उच्यते, तत् खगोलशास्त्रस्य प्राचीनतमं रूपम् अस्ति । अवलोकनस्य चित्राणि मूलतः हस्तेन आकृष्यन्ते स्म । १९ शताब्द्याः अन्ते २० शताब्द्याः अधिकांशं भागं च छायाचित्रसाधनानाम् उपयोगेन चित्राणि निर्मिताः । आधुनिकचित्रं डिजिटल-डिटेक्टर्-इत्यस्य उपयोगेन, विशेषतः चार्ज-युग्मित-यन्त्राणां उपयोगेन निर्मितं भवति, आधुनिकमाध्यमे च अभिलेखितं भवति । यद्यपि दृश्यमानप्रकाशः एव प्रायः ४००० Å तः ७००० Å (४०० एनएम तः ७०० एनएम) पर्यन्तं विस्तृतः भवति । तत् एव उपकरणं किञ्चित् पराबैंगनीसमीपस्य अवरक्तसमीपस्य च विकिरणस्य अवलोकनार्थं प्रयोक्तुं शक्यते ।
पराबैंगनी खगोलशास्त्रम्
सम्पादयतुपराबैंगनी खगोलशास्त्रे पराबैंगनी तरङ्गदैर्घ्यं प्रायः १०० तः ३२०० Å (१० तः ३२० एनएम) यावत् भवति । तेषु तरङ्गदैर्घ्येषु प्रकाशः पृथिव्याः वायुमण्डलेन अवशोषितः भवति, अतः एतेषु तरङ्गदैर्घ्येषु अवलोकनं ऊर्ध्ववायुमण्डलात् अथवा अन्तरिक्षात् कर्तव्यम् । अस्मिन् तरङ्गपट्टे अतीव उज्ज्वलाः उष्णनीलतारकाणां तापविकिरणस्य वर्णक्रमीय उत्सर्जनरेखायाः च अध्ययनार्थं पराबैंगनी खगोलशास्त्रं सर्वोत्तमम् अस्ति । अस्मिन् अन्येषु आकाशगङ्गासु नीलतारकाः अपि सन्ति, ये अनेके पराबैंगनीसर्वक्षणस्य लक्ष्यं कृतवन्तः । पराबैंगनीप्रकाशे सामान्यतया दृश्यमानानां अन्येषु वस्तुषु ग्रहनीहारिकाः, सुपरनोवा अवशेषाः, सक्रिय-आकाशगङ्गा-नाभिकाः च सन्ति । परन्तु पराबैंगनीप्रकाशः ताराान्तरधूलेन सहजतया अवशोष्यते, अतः पराबैंगनीमापनस्य समायोजनं आवश्यकम् ।
एक्स्-रे खगोलशास्त्रम्
सम्पादयतुएक्स्-रे खगोलशास्त्रे क्स्-रे तरङ्गदैर्घ्यस्य उपयोगः भवति । सामान्यतया एक्स्-रे सिन्क्रोट्रॉन् उत्सर्जनेन (चुम्बकीयक्षेत्ररेखाणां परिक्रमणं कुर्वतां इलेक्ट्रॉनानां परिणामः), १०७ (१० मिलियन) केल्विन् इत्यस्मात् उपरि पतलीवायुभ्यः तापनिर्गमनेन, १०७ केल्विन् इत्यस्मात् उपरि मोटवायुभ्यः तापनिर्गमनेन च उत्पद्यते । यतो हि एक्स्-रे पृथिव्याः वायुमण्डलेन अवशोषिताः भवन्ति, अतः सर्वाणि एक्स्-रे निरीक्षणानि उच्च-उच्चतायाः गुब्बारे, रॉकेट्, एक्स्-रे खगोलशास्त्र-उपग्रहेभ्यः वा अवश्यं करणीयम् । उल्लेखनीय एक्स्-रे स्रोताः एक्स्-रे द्विचक्रिकाः, पल्सर-अवशेषाः, अण्डाकार-आकाशगङ्गा, आकाशगङ्गानां समूहाः, सक्रिय-आकाशगङ्गा-नाभिकाः च सन्ति ।
गाममा किरण खगोलशास्त्रम्
सम्पादयतुगामाकिरण खगोलशास्त्रे विद्युत्चुम्बकीयवर्णक्रमस्य लघुतमतरङ्गदैर्घ्येषु खगोलीयवस्तूनाम् अवलोकनं भवति । गामाकिरणाः प्रत्यक्षतया कम्पटनगामाकिरणवेधशाला इत्यादिभिः उपग्रहैः अथवा वायुमण्डलीयचेरेन्कोवदूरबीणैः इति विशेषदूरबीणैः अवलोकयितुं शक्यन्ते । चेरेन्कोव-दूरबीणानि प्रत्यक्षतया गामाकिरणानाम् अन्वेषणं न कुर्वन्ति अपितु पृथिव्याः वायुमण्डलेन गामाकिरणानाम् अवशोषणसमये उत्पद्यमानानां दृश्यप्रकाशस्य किरणानाम् अन्वेषणं कुर्वन्ति।
अधिकांशः गामा-किरण-उत्सर्जक-स्रोताः वस्तुतः गामा-किरण-विस्फोटाः सन्ति, ये वस्तूनि केवलं कतिपयानि मिलीसेकेण्ड्-तः सहस्राणि सेकेण्ड्-पर्यन्तं गामा-विकिरणं उत्पादयन्ति, ततः पूर्वं क्षीणाः भवन्ति । केवलं १०% गामा-किरणस्रोताः अक्षणिकस्रोताः सन्ति । एतेषु स्थिर-गामा-किरण-उत्सर्जकेषु पल्सरः, न्यूट्रॉन्-तारकाः, सक्रिय-आकाशगङ्गा-नाभिकाः इत्यादयः कृष्णरन्ध्र-अभ्यर्थिनः च सन्ति।
खगोलमापनं आकाशयान्त्रिकं च
सम्पादयतुखगोलशास्त्रे, विज्ञानस्य सर्वेषु च प्राचीनतमक्षेत्रेषु अन्यतमं आकाशवस्तूनाम् स्थानमापनम् अस्ति । ऐतिहासिकदृष्ट्या आकाशीययानयात्रायां (नौकायानमार्गदर्शनार्थं आकाशीयवस्तूनाम् उपयोगः) पञ्चाङ्गनिर्माणे च सूर्यचन्द्रग्रहतारकाणां स्थानानां समीचीनज्ञानं अत्यावश्यकम् अस्ति।
ग्रहाणां स्थानानां सावधानीपूर्वकं मापनेन गुरुत्वाकर्षणक्षोभानां ठोसबोधः, ग्रहाणां भूतभविष्यत्स्थानं च महता सटीकतापूर्वकं निर्धारणं कर्तुं क्षमता च प्राप्ता, एतत् क्षेत्रं आकाशयान्त्रिकं नाम्ना प्रसिद्धम् । अधुना पृथिव्याः समीपस्थवस्तूनाम् अनुसरणेन पृथिव्याः ताभिः वस्तुभिः सह निकटसमागमस्य अथवा सम्भाव्यसङ्घर्षस्य पूर्वानुमानं भवति।
समीपस्थतारकाणां तारकीयलंबनस्य मापनं ब्रह्माण्डस्य दूरसीढौ मौलिकं आधाररेखां प्रदाति यस्य उपयोगः ब्रह्माण्डस्य स्केलस्य मापनार्थं भवति। समीपस्थतारकाणां लंबनमापनेन अधिकदूरस्थतारकाणां गुणानाम् निरपेक्षा आधाररेखा प्राप्यते, यतः तेषां गुणानाम् तुलना कर्तुं शक्यते । ताराणां त्रिज्यावेगस्य, सम्यक् गतिस्य च मापनेन खगोलशास्त्रज्ञाः क्षीरोदमार्गाकाशगङ्गायाः माध्यमेन एतेषां तन्त्राणां गतिं प्लॉट् कर्तुं शक्नुवन्ति । आकाशगङ्गायां अनुमानितस्य कृष्णद्रव्यस्य वितरणस्य गणनायाः आधारः खगोलमापी परिणामः भवति ।
१९९० तमे दशके समीपस्थानां ताराणां तारकीयदोलनस्य मापनस्य उपयोगेन तान् ताराणाम् परिभ्रमन्तः बृहत् सौरबाह्यग्रहाः ज्ञातुं शक्यन्ते स्म ।
खगोलशास्त्रे अनवधानसमस्याः
सम्पादयतुएकविंशतिशतके खगोलशास्त्रे महत्त्वपूर्णाः अनुत्तरितप्रश्नाः अवशिष्टाः सन्ति । केचन व्याप्तेः ब्रह्माण्डीयाः सन्ति यथा - कृष्णद्रव्यं कृष्णशक्तिः च किम् ? एते ब्रह्माण्डस्य विकासे, दैवस्य च आधिपत्यं कुर्वन्ति, तथापि तेषां यथार्थस्वरूपं अज्ञातं वर्तते । विश्वस्य परमं किं भविष्यति ? ब्रह्माण्डे लिथियमस्य प्रचुरता मानकबिग् बैङ्ग मॉडलेन पूर्वानुमानात् चतुर्गुणा न्यूना किमर्थम्? अन्ये तु अधिकविशिष्टवर्गाणां घटनानां विषये भवन्ति । यथा - सौरमण्डलं सामान्यं वा अविशिष्टं वा ? तारकद्रव्यमानवर्णक्रमस्य उत्पत्तिः का अस्ति ? अर्थात् खगोलशास्त्रज्ञाः किमर्थं तारकद्रव्यमानानाम् समानं वितरणं-प्रारम्भिकद्रव्यमानकार्यं-प्रारम्भिकस्थितीनां परवाहं विना प्रत्यक्षतया अवलोकयन्ति? तथैव प्रथमाकाशगङ्गानां निर्माणं, अतिविशालकृष्णछिद्राणां उत्पत्तिः, अतिउच्च ऊर्जायुक्तानां ब्रह्माण्डकिरणानाम् स्रोतः इत्यादीनां विषये प्रश्नाः अवशिष्टाः सन्ति ।
किं ब्रह्माण्डे अन्यत् जीवनम् अस्ति ? विशेषतः, अन्यत् बुद्धिमान् जीवनं अस्ति वा ? यदि एवम्, फर्मी विरोधाभासस्य किं व्याख्यानम् ? अन्यत्र जीवनस्य अस्तित्वस्य महत्त्वपूर्णाः वैज्ञानिकाः दार्शनिकाः च निहितार्थाः सन्ति ।