بر اساس شواهد تاریخی توسعه‌ی زیاد علم نجوم مدرن به تلاش‌ها و مشاهدات هزاران منجم از جای جای کره‌ی زمین در طول تاریخ بشر مربوط است. با این حال، علم نجوم لحظات بسیار کمی شاهد “Eureka!” یا جملۀ ” من این را کشف کردم!” بوده است و اگر نگوییم همه، باید بگوییم اکثریت اکتشافات مهم نتیجه‌ی کار نسل‌های بسیار از دانشمندان است که به اثبات یا رد فرضیه‌ها، نظریه‌ها و گاهی اوقات توهم‌ها پرداخته‌اند. بدون شک هزاران اکتشاف به دلیل پرس‌وجوی پیوسته، تجدید نظر در شناخت علمی، و ارزیابی دوباره ایده‌ها و شواهد در بیش از هزار سال گذشته بوده است و فهرست کردن همه‌ی آن‌ها کار غیرممکنی است.
بنابراین بدون هیچ‌گونه ترتیب و نظم خاصی، لیست ده مورد از مهم‌ترین کشفیات اخیر اخترشناسی را آورده‌ایم، کشفیاتی که نگاه علم مدرن را به جهان کاملا تغییر داده است.
۱. تابش اشعه‌ی مایکروویو کیهانی
تنها با تفاوت بسیار اندکی، جهان با شکل یکسانی از تابشی که تحت عنوان اشعه‌ی مایکروویو کیهانی شناخته‌می‌شود، پر شده است. این اشعه به طور کاملا تصادفی توسط دو کارمند کمپانی Bell Telephone ، در حالی‌که روی آزمایش‌های ارتباط ماهواره‌ای کار می‌کردند، شناسایی شد.
این مفاهیم عمیق هستند، زیرا به نظر می‌رسد که یکنواختی تابش بتواند این عقیده را که جهان در یک رویداد واحد به وجود آمده است تایید کند که انبساط سریع جهان نیز همین را مطرح می‌کند. علاوه بر این، اگر این واقعیت که در مقیاس‌های بسیار بزرگ، تمام چیزهای قابل مشاهده و قابل تشخیص در جهان تقریبا به طور مساوی و یکنواخت توزیع شده است، درست باشد می‌تواند تاییدی بر وقوع بیگ بنگ باشد؛ گرچه اثبات این مسئله در این بحث نمی‌گنجد.
مقاله‌ی مرتبط: نظریه‌ای علمی درباره‌ی چیزی که بیگ‌بنگ را به وجود آورد
۲. انرژی تاریک
با اینکه مکانیسم دقیق یا حتی نیروهای محرک ایجادکننده‌ی گسترش جهان ناشناخته است، اما وجود نوعی انرژی به نام “انرژی تاریک” پیشنهاد شده است. با این حال کشفیات در این زمینه بسیار کم است. ماهیت این انرژی پیشنهادی هنوز کشف نشده و موضوع بحث‌های داغ در محافل کیهان‌شناسی است، اما قابل تصور است بر خلاف نوعی انرژی بودن، این از ویژگی‌های فضا-زمان است. انرژی تاریک ۷۴% از تمام انرژی جهان به حساب می‌آید. این بدان معنی است که در بهترین حالت، ما تنها قدرت درک ۲۶٪ از کارکرد جهان را داریم!
۳. ماده‌ی تاریک
یکی دیگر از موضوعات مهم کشف‌شده، ماده‌ی تاریک است که به نظر می‌رسد اثرات گرانشی درون کهکشان‌ها را تعیین می‌کند.
در قلب این موضوع این واقعیت نهفته است که سرعت مشاهده‌شده برخی از ستاره‌های درون کهکشان‌ها هنگام چرخش به دور هسته‌‌ی کهکشان با مقادیر محاسبه شده بسیار تفاوت خواهد داشت. مشکل این است که چرخش بسیاری از دیسک‌های کهکشانی به دور هسته با همان سرعتی که طبق محاسبات بر اساس ارزش‌های گرانشی شناخته‌شده، به دست آمده است، به وضوح غیرممکن است. با توجه به اینکه ستارگان بیرونی بسیار بیشتر از هسته جدا می‌شوند، بنابراین باید با سرعت کمتری نسبت به ستارگان نزدیک‌تر به هسته حرکت کنند. از نظر ظاهری، به نظر می‌رسد کهکشان‌ها کاملا با شکلی از ماده که در حال حاضر ناشناخته و غیر قابل کشف است، پرشده است و احتمالا تا آیند‌ه نزدیک نیز کشف نخواهد شد. با این وجود، وجود این شکل از ماده تنها توضیح منطقی برای رفتار مشاهده‌شده از کهکشان‌ها است، مگر اینکه برخی از ویژگی‌های کشف نشده گرانش وجود داشته باشد که از دسترس علم خارج است.
مقاله مرتبط: مادۀ تاریک؛ مبهم‌تر از همیشه
۴. سیارات فراخورشیدی
زمانی بود که ایده‌ی سیارات موجود در خارج از سیستم منظومه‌ی شمسی ما به عنوان کج‌روی علمی محسوب می‌شد، اما کشف دکتر Aleksander Wolszczan از اولین سیاره‌ی فراخورشیدی (۵۱ Pegasi b) در سال ۱۹۹۲، در تغییر چگونگی نگرش اخترشناسان به جهان و مخصوصا چگونگی تشکیل ستارگان تأثیر زیادی داشت. اگر چه اکثر سیارات فراخورشیدی جرمی چندین برابر مشتری دارند با نام مشتری داغ خوانده می‌شوند؛ چرا که در مداری نزدیک به ستاره‌ی والدشان قرار دارند. تکنولوژی‌ها و تکنیک‌های پیشرفته این امکان را برای کشف سیارات کوچک‌تر فراهم آورده‌اند که بعضی از آن‌ها به دور ستاره‌هایی که شبیه خورشید ما نیستند، می‌چرخند. امروزه بیش از ۳۰۰۰ سیاره‌ی فراخورشیدی شناخته شده وجود دارد که این امر عقیده‌ِ علمی سابق را رد می کند که می‌گوید:
“… سیاره‌ها استثنا هستند، نه یک قانون”.
۵. سیاه‌چاله‌ها
با این که مظنون به وجود سیاهچاله ها بودیم، اما توسط کار فیزیکدان معروف، استیون هاوکینگ اثبات شده است. سیاهچاله بقایای نامرئی ستاره‌های عظیمی است که تحت گرانش خود فشرده شده‌اند.
از آن جایی که ستاره‌ها فقط به دلیل تعادل (تقریباً) بین گرانش خود و فشار بیرون‌راننده‌ی کوره‌های هسته ای در هسته‌هایشان وجود دارند، اگر فشار بیرونی متوقف‌کننده‌ی اثر گرانشی متوقف شود، ستاره‌ای عظیم می‌تواند به نقطه‌ای نامرئی تبدیل شوند. علاوه بر این، از آنجا که نور جرم دارد، میدان گرانشی عظیم یک سیاهچاله مانع از فرار فوتون‌ها (اجزای فیزیکی نور) می‌شود که باعث عدم شناسایی سیاهچاله در نور مرئی می‌شود.
مقاله‌ی مرتبط: یک گام نزدیک‌تر تا حل معمای سیاه‌چاله‌ها
نیروهای گرانشی عظیم در زمانی که سیاهچاله یک شی، مانند ستاره را می‌بلعد دخالت دارند. زمانی که شی از “افق رویداد” که حد تعریف‌شده اطراف سیاهچاله که فرار از آن غیرممکن است، عبور می‌کند، ناپدید می‌شود. تخریب جسم، مقدار زیادی اشعه‌ی ایکس و دیگر تابش‌ها را آزاد می‌کند که محل و یا حضور سیاهچاله را نشان می‌دهد.
تحقیقات اخیر نشان داده است که تمام کهکشان‌های دارای تحدب مرکزی دارای یک سیاهچاله هستند که برخی از آن‌ها دارای میلیون‌ها و حتی میلیاردها توده خورشیدی هستند. هم‌چنین ارتباط نزدیکی بین جرم تحدب مرکزی کهکشان‌ها و جرم سیاه چاله‌ی موجود در آن وجود دارد.
۶. نسبیت عام
نظریه‌ی نسبیت عام انیشتین پیش‌بینی کرد که از آن جا که جرم و انرژی در اصل یکسان هستند، نوری که از کنار یک شیء عظیم عبور می‌کند، توسط گرانش آن شیء عظیم خم می‌شود.
اگر چه مکانیسم‌های مختلفی دارند، این اصل را می‌توان با دیدن نی آب آشامیدنی در یک شیشه حاوی آب نشان داد. به‌نظر می‌رسد که نی در محل ورود به آب خم شده است که تقریباً مشابه جابجایی اشیاء با انحراف نور است که از اشیای عظیم عبور می‌کند. این زمانی ثابت شد که ناظران متوجه شدند که عطارد در یک زمان خاص در خارج از جایگاهی که انتظار می‌رفت قرار داشت.
فیزیکدان انگلیسی آلفرد ادینگتون ثابت کرد که این امر به وسیله انحراف نور توسط خورشید صورت گرفته است، وقتی که جابه‌جایی ستاره‌های پس‌زمینه نسبت به خورشید را در طول یک خورشید کامل اندازه‌گیری کرد. اثبات بیشتر این، وجود حلقه‌های انیشتین است، که تصاویری تحریف شده از کهکشان‌های کمتر عظیم در پشت ساختارهای عظیم‌تر بین زمین و اشیائی است که نور آن‌ها از طریق ساختار گسترده‌تر و مداخله‌گرتر تحریف شده است.
مقاله‌ی مرتبط: جملاتی از آلبرت انیشتین که ذهن یک نابغه‌ی واقعی را نشان می‌دهد!
۷. انتقال سریع به سمت طیف قرمز اجسام در جهان
با کشف ستاره‌های متغیر Cepheid تقریبا ۱۰۰ سال پیش، ادوین هابل توانست اثبات کند که راه شیری تنها یکی از میلیاردها کهکشان موجود در جهان است. این کشف راه‌هایی برای اندازه‌گیری سرعت نزدیک یا دور شدن برخی از این کهکشان‌ها را فراهم کرد. با مقایسه‌ی طیف نور یک شی با شیء ثابت، می‌توان میزان جابجایی کل طیف به سمت قسمت قرمز، طول موج طولانی‌تر طیف الکترومغناطیسی را اندازه‌گیری کرد. مقدار جابه‌جایی برای اطمینان بسیار کوچک است، اما مقدار تغییر به طور مستقیم ببا سرعت جسم مرتبط است، بنابراین، هر چه جابجایی قرمز بیشتر باشد، جسم دورتر است.
فاصله نیز به طور مستقیم با سرعت جسم مرتبط است، بدین معنی که به اصطلاح، هرچه جسم دورتر باشد سریع‌تر حرکت می‌کند. اصل کار در این جا این واقعیت است که وقتی شیئی دور می‌شود نور ناشی از آن کشیده می‌شود؛ به همین ترتیب، نور جسمی که در حال نزدیک شدن است فشرده می‌شود، بنابراین تمام طیف چنین شیئی به سمت قسمت آبی طیف الکترومغناطیسی کشیده می‌شود. این همان راهی است که ما از طریق آن می‌دانیم که M31 یا کهکشان آندرومدا که نزدیک‌ترین همسایه بزرگ ما است، با سرعت m/ph 250،۰۰۰ نزدیک می‌شود، در نتیجه تقریبا حدود ۴ میلیارد سال طول می‌کشد تا به ما برسد.
۸. انفجار اشعه‌ی گاما
انفجار عظیم پرتوهای گاما که از تمام نقاط آسمان به زمین می‌رسند، در حال حاضر علت بزرگ‌ترین انفجارها در جهان هستند. زمانی که ستارگان عظیم در انفجارهای غول آسا که بسیار پرانرژی هستند منفجر می‌شوند، می‌توانند تمام کهکشان میزبان را برای ماه‌‌ها تحت‌الشعاع قرار دهند.
پراکندگی حاصل از ماده‌ی ستاره‌ای، تشکیلات پیچیده‌ای از گاز و گرد وغبار مانند سحابی خرچنگ را تشکیل می‌دهد. این سحابی همچنان در نتیجه‌ی انفجار ستاره‌ای عظیم در سال ۱۰۵۴ در حال گسترش است. انفجار پرتوهای گاما هم شاید اتفاق بیفتد؛ زمانی که یک ستاره‌ی نوترونی که بقایای انفجار ستاره‌ای قبلی است به علت به‌هم پیوستن ماده از یک ستاره‌ی همراه در یک سیستم دودویی نزدیک، منفجر شود.
۹. سن جهان و ثابت هابل
اگر چه استفاده از اندازه‌گیری‌های شیفت قرمز در تعیین سن جهان مهم بود، اولین تلاش برای ثابت کردن سن جهان با حدود نیمی از ارزش قابل‌قبول مدرن، ۱۳.۷۵ میلیارد سال است. این مشکل شامل این واقعیت بود که دسته‌ی غلط ستاره‌های متغیر Cepheid در محاسبه‌ای که در اواسط دهه‌ی ۱۹۲۰ ساخته شده بود، استفاده شد و میزان گسترش جهان براساس پیش فرض‌های اشتباه بود.
تنها چند دهه بعد با کشف دسته‌ی دوم از ستاره‌های Cepheid، که دوره‌ای دوبرابر اولی‌ها داشت و به همین ترتیب رابطه بین روشنایی و فاصله در آن‌ها متغیر بود، اخترشناسان مجدداً محاسبات اصلی را با استفاده از ارزش‌های متفاوت انجام دادند. نتیجه دارای هماهنگی کامل با شواهد زمین‌شناختی برای سن زمین و متعاقب آن، سن جهان است. سرعت گسترش جهان که ثابت هابل نامیده می‌شود، هنوز به درستی ثابت نشده است، اما چیزی بین ۵۰ تا ۱۰۰ واحد (km/s/Mpc) می‌باشد. حاشیه‌ی بزرگ عدم قطعیت نتیجه‌ی نرخ ناشناخته‌ای است که در آن انبساط جهان تسریع می‌شود.
۱۰. بیگ بنگ و نظریه‌ی تورم
گرچه منشاء جهان از بین رفته است، اما هنوز هم نظریه‌ی انفجار بزرگ بهترین توضیح آن است. پیشرفت‌های اخیر در کیهان‌شناسی (و مدل‌سازی کامپیوتری) به نظر می‌رسد که تأییدی بر این باشد که جهان در از ماده‌ای واحد، بی‌نهایت متراکم و شگفتی بی‌نهایت عظیم، که کلمه‌ای است که برای توصیف آنچه که نمی‌توان توصیف کرد، به وجود آمد. گسترش مشاهده‌شده و یکنواختی جهان می‌تواند به یک نقطه واحد در زمان برسد، که در آن قوانین فیزیک همانطور که ما می‌دانیم و درک می‌کنیم، عمل نخواهد کرد!
مقاله‌ی مرتبط: جهانی از هیچ
تایید ابتدایی نظریۀ انفجار بزرگ می‌تواند به عنوان یک کشف انواع شناخته شود، اما هنوز هم عدم اطمینان زیادی باقی می‌ماند و تقریبا مطمئن هستیم که منشاء جهان هرگز با هیچ درجه‌ای از دقت و قطعیت شناخته نمی‌شود.
