Astronomía

En el uso moderno , "astronomía" y " astrofísica " son términos ampliamente sinónimos. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} En las definiciones de diccionario, "astronomía" es "el estudio de los objetos y la materia fuera de la atmósfera terrestre y de sus propiedades físicas y químicas", ^{[ 6 ]} mientras que "astrofísica" es la rama de la astronomía que se ocupa del "comportamiento, las propiedades físicas y los procesos dinámicos de los objetos y fenómenos celestes". ^{[ 7 ]} A veces, como en la introducción del libro de texto introductorio El Universo Físico de Frank Shu , "astronomía" significa el estudio cualitativo del tema, mientras que "astrofísica" es la versión orientada a la física del tema. ^{[ 8 ]} Algunos campos, como la astrometría , son en este sentido puramente astronomía en lugar de también astrofísica. Los departamentos de investigación pueden usar "astronomía" y "astrofísica" según si el departamento está históricamente afiliado a un departamento de física, ^{[ 4 ]} y muchos astrónomos profesionales tienen títulos en física en lugar de astronomía. ^{[ 5 ]} Por lo tanto, en el uso moderno, ambos términos se usan a menudo indistintamente. ^{[ 3 ]}

El desarrollo inicial de la astronomía fue impulsado por necesidades prácticas como los calendarios agrícolas. Antes de la historia escrita, sitios arqueológicos como Stonehenge proporcionan evidencia del interés antiguo en las observaciones astronómicas. ^{[ 12 ] : 15} La evidencia también proviene de artefactos como el disco celeste de Nebra incrustado con símbolos interpretados como un sol, una luna y estrellas, incluyendo un cúmulo de siete estrellas . ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} Las estructuras megalíticas ubicadas en Nabta Playa , Alto Egipto, presentaban disposiciones de calendario astronómico alineadas con la salida helíaca de Sirio y apoyaban la calibración del calendario anual para la crecida anual del Nilo. ^{[ 16 ]}

Civilizaciones como Egipto , Mesopotamia , Grecia , India y China, de forma independiente pero con influencias interculturales, crearon observatorios astronómicos y desarrollaron ideas sobre la naturaleza del Universo, junto con calendarios e instrumentos astronómicos. ^{[ 18 ]} Un desarrollo inicial clave fue el comienzo de la astronomía matemática y científica entre los babilonios, sentando las bases para las tradiciones astronómicas en otras civilizaciones. ^{[ 19 ]} Los babilonios descubrieron que los eclipses lunares se repetían en el ciclo de Saros de 223 meses sinódicos . ^{[ 20 ]}

Tras los babilonios, se produjeron avances significativos en la antigua Grecia y el mundo helenístico . La astronomía griega buscaba una explicación racional y física para los fenómenos celestes. ^{[ 21 ]} En el siglo IV a. C., Heráclides Póntico fue el primero en proponer que la Tierra rota sobre su propio eje. ^{[ 22 ]} En el siglo III a. C., Aristarco de Samos estimó el tamaño y la distancia de la Luna y el Sol , y propuso un modelo del Sistema Solar donde la Tierra y los planetas rotaban alrededor del Sol, ahora llamado modelo heliocéntrico . ^{[ 23 ]} En el siglo II a. C., Hiparco calculó el tamaño y la distancia de la Luna e inventó los primeros instrumentos astronómicos conocidos, como el astrolabio . ^{[ 24 ]} También observó la pequeña deriva en las posiciones de los equinoccios y solsticios con respecto a las estrellas fijas que ahora sabemos que es causada por la precesión . ^{[ 12 ]} Hiparco también creó un catálogo de 1020 estrellas, y la mayoría de las constelaciones del hemisferio norte derivan de la astronomía griega. ^{[ 25 ]} El mecanismo de Anticitera ( c. 150-80 a. C.) fue una de las primeras computadoras analógicas diseñadas para calcular la posición del Sol , la Luna y los planetas en una fecha determinada. Los artefactos tecnológicos de complejidad similar no reaparecieron hasta el siglo XIV, cuando aparecieron en Europa los relojes astronómicos mecánicos. ^{[ 26 ]}

Tras la época clásica griega, la astronomía estuvo dominada por el modelo geocéntrico del Universo, o sistema ptolemaico , llamado así por Claudio Ptolomeo . Su obra astronómica de 13 volúmenes, denominada Almagesto en su traducción árabe, se convirtió en la principal referencia durante más de mil años. ^{[ 27 ] : 196} En este sistema, se creía que la Tierra era el centro del Universo, con el Sol, la Luna y las estrellas girando a su alrededor. ^{[ 28 ]} Si bien el sistema acabaría siendo desacreditado, proporcionó las predicciones más precisas sobre las posiciones de los cuerpos astronómicos disponibles en aquel momento. ^{[ 27 ]}

Con la llegada de la astronomía helenística a la India a través del comercio y los contactos culturales, la astronomía india entró en una nueva fase durante los primeros siglos de nuestra era. ^{[ 29 ]} Las tradiciones indígenas anteriores, como las registradas en el Vedāṅga Jyotiṣa, proporcionaron fundamentos calendáricos, mientras que los modelos astronómicos griegos fueron posteriormente integrados por eruditos como Āryabhaṭa , Varāhamihira y Brahmagupta. ^{[ 30 ]} Āryabhaṭa mejoró notablemente los métodos para calcular los movimientos planetarios y los eclipses. ^{[ 31 ]} En el período medieval tardío, la escuela de Kerala contribuyó a la astronomía mediante prácticas de observación refinadas y cálculos planetarios y de eclipses más precisos. ^{[ 32 ]}

La astronomía floreció en el mundo islámico medieval . Allí se establecieron observatorios astronómicos a principios del siglo IX. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} En 964, la galaxia de Andrómeda , la galaxia más grande del Grupo Local , fue descrita por el astrónomo musulmán persa Abd al-Rahman al-Sufi en su Libro de las Estrellas Fijas . ^{[ 37 ]} La supernova SN 1006 , el evento estelar de magnitud aparente más brillante en los últimos 1000 años, fue observada por el astrónomo árabe egipcio Ali ibn Ridwan y astrónomos chinos en 1006. ^{[ 38 ]} El erudito iraní Al-Biruni observó que, contrariamente a Ptolomeo , el apogeo del Sol (punto más alto en los cielos) era móvil, no fijo. ^{[ 39 ] [ 40 ]} Los astrónomos árabes introdujeron muchos nombres árabes que ahora se usan para estrellas individuales . ^{[ 41 ]}

Las ruinas de Gran Zimbabue y Tombuctú ^{[ 42 ]} podrían haber albergado observatorios astronómicos. ^{[ 43 ]} En el África occidental posclásica, los astrónomos estudiaron el movimiento de las estrellas y su relación con las estaciones, elaborando cartas celestes y diagramas de las órbitas de los demás planetas basados ​​en complejos cálculos matemáticos. ^{[ 44 ]} El historiador songhai Mahmud Kati documentó una lluvia de meteoros en 1583. ^{[ 45 ]}

En la Europa medieval, Richard de Wallingford (1292–1336) inventó el primer reloj astronómico, el Rectángulo , que permitía medir ángulos entre planetas y otros cuerpos celestes, ^{[ 46 ]} así como un ecuador llamado Albion que podía usarse para cálculos astronómicos como longitudes lunares , solares y planetarias . ^{[ 47 ]} Nicole Oresme (1320–1382) analizó la evidencia de la rotación de la Tierra. ^{[ 48 ]} Jean Buridan (1300–1361) desarrolló la teoría del ímpetu , que describe los movimientos, incluidos los de los cuerpos celestes. ^{[ 49 ] [ 50 ]} Durante más de seis siglos (desde la recuperación del saber antiguo a finales de la Edad Media hasta la Ilustración), la Iglesia Católica Romana brindó más apoyo financiero y social al estudio de la astronomía que probablemente cualquier otra institución. Entre los motivos de la Iglesia estaba determinar la fecha de la Pascua . ^{[ 51 ]}

Durante el Renacimiento , Nicolás Copérnico propuso un modelo heliocéntrico del sistema solar. ^{[ 52 ]} Si bien su modelo mantenía órbitas circulares, era suficiente para calcular el tamaño de las órbitas planetarias y su período. La atractiva simplicidad de la astronomía copernicana propició su adopción entre los astrónomos incluso antes de que fuera confirmada por las observaciones telescópicas de Galileo en el siglo XVII. ^{[ 12 ] : 40}

Hacia 1608 se inventó el telescopio y en 1610, Galileo Galilei observó fases en el planeta Venus similares a las de la Luna, apoyando el modelo heliocéntrico. ^{[ 12 ]} Casi al mismo tiempo , Johannes Kepler organizó cuantitativamente el modelo heliocéntrico . ^{[ 53 ]} Analizando dos décadas de observaciones cuidadosas de Tycho Brahe , Kepler ideó un sistema que describía los detalles del movimiento de los planetas alrededor del Sol. ^{[ 54 ] : 4 [ 55 ]} Si bien Kepler descartó el movimiento circular uniforme de Copérnico en favor del movimiento elíptico, ^{[ 12 ]} no logró formular una teoría detrás de las leyes que escribió. ^{[ 56 ]} Fue Isaac Newton , con su invención de la dinámica celeste y su ley de gravitación , quien finalmente explicó los movimientos de los planetas. ^{[ 57 ]} Newton también desarrolló el telescopio reflector . ^{[ 58 ]} Newton, en colaboración con Richard Bentley, propuso que las estrellas son como el Sol, solo que mucho más lejos. ^{[ 54 ]}

Los nuevos telescopios también alteraron las ideas sobre las estrellas. Hacia 1610, Galileo descubrió que la banda de luz que cruza el cielo nocturno que llamamos Vía Láctea estaba compuesta por numerosas estrellas. ^{[ 12 ] : 48} En 1668, James Gregory comparó la luminosidad de Júpiter con la de Sirio para estimar su distancia en más de 83 000 UA. ^{[ 54 ]} El astrónomo inglés John Flamsteed , primer Astrónomo Real de Gran Bretaña , catalogó más de 3000 estrellas, pero los datos se publicaron en contra de sus deseos en 1712. ^{[ 59 ]} El astrónomo William Herschel hizo un catálogo detallado de nebulosidad y cúmulos, y en 1781 descubrió el planeta Urano , el primer planeta nuevo encontrado. ^{[ 60 ]} Friedrich Bessel desarrolló la técnica de paralaje estelar en 1838, pero era tan difícil de aplicar que solo se midieron alrededor de 100 estrellas para 1900. ^{[ 54 ]}

Durante los siglos XVIII y XIX, el estudio del problema de los tres cuerpos realizado por Leonhard Euler , Alexis Claude Clairaut y Jean le Rond d'Alembert condujo a predicciones más precisas sobre los movimientos de la Luna y los planetas. Este trabajo fue perfeccionado posteriormente por Joseph-Louis Lagrange y Pierre Simon Laplace , lo que permitió estimar las masas de los planetas y las lunas a partir de sus perturbaciones. ^{[ 61 ]}

Se produjeron avances significativos en astronomía con la introducción de nuevas tecnologías, como el espectroscopio y la astrofotografía . En 1814-15, Joseph von Fraunhofer descubrió unas 574 líneas oscuras en el espectro del sol y de otras estrellas. ^{[ 62 ] [ 63 ]} En 1859, Gustav Kirchhoff atribuyó estas líneas a la presencia de diferentes elementos. ^{[ 64 ]}

A finales del siglo XVIII, William Herschel cartografió la distribución de las estrellas en diferentes direcciones desde la Tierra, concluyendo que el universo consistía en el Sol cerca del centro de un disco de estrellas, la Vía Láctea . Después de que John Michell demostrara que las estrellas difieren en luminosidad intrínseca y tras las propias observaciones de Herschel con telescopios más potentes que mostraron la aparición de estrellas adicionales en todas direcciones, los astrónomos comenzaron a considerar que algunas de las nebulosas espirales difusas eran universos isla distantes . ^{[ 54 ] : 6}

La existencia de galaxias, incluyendo la galaxia de la Tierra, la Vía Láctea , como un grupo de estrellas, solo se demostró en el siglo XX. ^{[ 68 ]} En 1912, Henrietta Leavitt descubrió estrellas variables Cefeidas con cambios de luminosidad periódicos y bien definidos que pueden usarse para fijar la luminosidad verdadera de la estrella, lo que se convierte en una herramienta precisa para estimaciones de distancia. Usando estrellas variables Cefeidas, Harlow Shapley construyó el primer mapa preciso de la Vía Láctea. ^{[ 54 ] : 7} Usando el Telescopio Hooker , Edwin Hubble identificó variables Cefeidas en varias nebulosas espirales y en 1922-1923 demostró de manera concluyente que la Nebulosa de Andrómeda y Triángulo , entre otras, eran galaxias enteras fuera de la nuestra, probando así que el universo consta de una multitud de galaxias. ^{[ 69 ]}

La publicación de la relatividad general de Albert Einstein en 1917 dio inicio a la era moderna de los modelos teóricos del universo en su conjunto. ^{[ 70 ]} En 1922, Alexander Friedman publicó modelos simplificados del universo que mostraban soluciones estáticas, en expansión y en contracción. ^{[ 54 ] : 13} En 1929, Hubble publicó observaciones de que todas las galaxias se alejan de la Tierra con una velocidad proporcional a la distancia, una relación ahora conocida como la ley de Hubble . Esta relación se espera si el universo se está expandiendo . ^{[ 54 ] : 13} La consecuencia de que el universo fue una vez muy denso y caliente, un concepto del Big Bang expuesto por Georges Lemaître en 1927, ^{[ 71 ]} fue discutido, pero no había evidencia experimental disponible para respaldarlo. A partir de la década de 1940, se estudiaron las tasas de reacción nuclear en condiciones de alta densidad, lo que condujo al desarrollo de un modelo exitoso de nucleosíntesis del Big Bang a finales de la década de 1940 y principios de la de 1950. Luego, en 1965, se descubrió la radiación cósmica de fondo de microondas , lo que consolidó la evidencia del Big Bang. ^{[ 54 ] : 16}

La astrofísica predijo la existencia de objetos como agujeros negros ^{[ 72 ]} y estrellas de neutrones . ^{[ 73 ] : 89 [ 74 ]} Estos se han utilizado para explicar fenómenos como cuásares ^{[ 75 ]} y púlsares . ^{[ 76 ]}

Los telescopios espaciales han permitido realizar mediciones en partes del espectro electromagnético normalmente bloqueadas o distorsionadas por la atmósfera. ^{[ 77 ]} El proyecto LIGO detectó evidencia de ondas gravitacionales en 2015. ^{[ 78 ] [ 79 ]}

La radioastronomía utiliza radiación con longitudes de onda largas , principalmente entre 1 milímetro y 15 metros (frecuencias de 20  MHz a 300  GHz), muy fuera del rango visible. ^{[ 81 ]} El hidrógeno , un gas que de otro modo sería invisible, produce una línea espectral a 21  cm (1420  MHz) que es observable en longitudes de onda de radio. ^{[ 82 ]} Los objetos observables en longitudes de onda de radio incluyen gas interestelar, ^{[ 82 ]} púlsares , ^{[ 82 ]} ráfagas de radio rápidas , ^{[ 82 ]} supernovas , ^{[ 83 ]} y núcleos galácticos activos . ^{[ 84 ]}

La astronomía infrarroja detecta radiación infrarroja con longitudes de onda mayores que la luz roja visible , fuera del rango de nuestra visión. El espectro infrarrojo es útil para estudiar objetos demasiado fríos para irradiar luz visible, como planetas, discos circunestelares o nebulosas cuya luz está bloqueada por polvo. Las longitudes de onda más largas del infrarrojo pueden penetrar las nubes de polvo que bloquean la luz visible, lo que permite la observación de estrellas jóvenes incrustadas en nubes moleculares y los núcleos de las galaxias. Las observaciones del Explorador de Sondeo Infrarrojo de Campo Amplio (WISE) han sido particularmente efectivas para revelar numerosas protoestrellas galácticas y sus cúmulos estelares anfitriones . ^{[ 85 ] [ 86 ]}

Con excepción de las longitudes de onda infrarrojas cercanas a la luz visible, dicha radiación es fuertemente absorbida por la atmósfera, o enmascarada, ya que la propia atmósfera produce una emisión infrarroja significativa. En consecuencia, los observatorios infrarrojos deben ubicarse en lugares altos y secos de la Tierra o en el espacio. ^{[ 87 ]} Algunas moléculas irradian fuertemente en el infrarrojo. Esto permite el estudio de la química del espacio. ^{[ 88 ]}

El telescopio espacial James Webb detecta la radiación infrarroja para observar galaxias muy distantes. La luz visible de estas galaxias se emitió hace miles de millones de años, y la expansión del universo la desplazó hacia el rango infrarrojo. Al estudiar estas galaxias distantes, los astrónomos esperan comprender la formación de las primeras galaxias. ^{[ 89 ]}

Históricamente, la astronomía óptica, también llamada astronomía de luz visible, es la forma más antigua de astronomía. ^{[ 90 ]} Las imágenes de las observaciones se dibujaban originalmente a mano. A finales del siglo XIX y durante la mayor parte del siglo XX, las imágenes se obtenían con equipos fotográficos. Las imágenes modernas se obtienen con detectores digitales, en particular con dispositivos de carga acoplada (CCD), y se graban en soportes modernos. Aunque la luz visible abarca aproximadamente desde los 380 hasta los 700 nm ^{[ 91 ],} ese mismo equipo puede utilizarse para observar radiación ultravioleta cercana e infrarroja cercana . ^{[ 92 ]}

La astronomía ultravioleta emplea longitudes de onda ultravioleta que son absorbidas por la atmósfera terrestre, lo que requiere observaciones desde la atmósfera superior o desde el espacio. La astronomía ultravioleta es la más adecuada para el estudio de la radiación térmica y las líneas de emisión espectral de las estrellas OB azules calientes que son muy brillantes en estas longitudes de onda. ^{[ 93 ]}

La astronomía de rayos X utiliza la radiación X , producida por procesos extremadamente calientes y de alta energía. Dado que los rayos X son absorbidos por la atmósfera terrestre , las observaciones deben realizarse a gran altitud, por ejemplo, desde globos , cohetes o satélites especializados . Las fuentes de rayos X incluyen sistemas binarios de rayos X , remanentes de supernovas , cúmulos de galaxias y núcleos galácticos activos . ^{[ 94 ]} Dado que la superficie del Sol es relativamente fría, las imágenes de rayos X del Sol y otras estrellas proporcionan información valiosa sobre la corona solar caliente . ^{[ 95 ]}

La astronomía de rayos gamma observa objetos astronómicos en las longitudes de onda más cortas (mayor energía) del espectro electromagnético. Los rayos gamma pueden observarse directamente mediante satélites como el Observatorio de Rayos Gamma Compton [ ^{96 ]} o mediante telescopios especializados llamados telescopios Cherenkov atmosféricos . Los telescopios Cherenkov no detectan los rayos gamma directamente, sino que detectan los destellos de luz visible producidos cuando los rayos gamma son absorbidos por la atmósfera terrestre [97] [98]. ^{La astronomía de rayos gamma proporciona información} sobre el origen de los rayos cósmicos , posibles eventos de aniquilación de materia oscura , flujos de partículas relativistas de núcleos galácticos activos (AGN) y, utilizando los AGN como fuentes distantes, propiedades del espacio intergaláctico ^{[ 99 ]} . Los estallidos de rayos gamma , que irradian transitoriamente, son eventos extremadamente energéticos y son los fenómenos más brillantes (más luminosos) del universo ^{[ 100 ] .}

Algunos eventos que se originan a grandes distancias pueden observarse desde la Tierra utilizando sistemas que no dependen de la radiación electromagnética. ^{[ 101 ] [ 102 ]}

En la astronomía de neutrinos , los astrónomos utilizan instalaciones subterráneas fuertemente blindadas como SAGE , GALLEX y Kamioka II/III para la detección de neutrinos . La gran mayoría de los neutrinos que atraviesan la Tierra provienen del Sol , pero también se detectaron 24 neutrinos de la supernova 1987A . Los rayos cósmicos , que consisten en partículas de muy alta energía (núcleos atómicos) que pueden desintegrarse o ser absorbidas al entrar en la atmósfera terrestre, dan lugar a una cascada de partículas secundarias que pueden ser detectadas por los observatorios actuales. ^{[ 101 ]}

La astronomía de ondas gravitacionales emplea detectores de ondas gravitacionales para recopilar datos de observación sobre objetos masivos distantes. Se han construido algunos observatorios, como el Observatorio Gravitacional por Interferometría Láser (LIGO ). LIGO realizó su primera detección el 14 de septiembre de 2015, observando ondas gravitacionales provenientes de un agujero negro binario . ^{[ 102 ] [ 103 ]} Se detectó una segunda onda gravitacional el 26 de diciembre de 2015 y se espera que continúen las observaciones adicionales, pero las ondas gravitacionales requieren instrumentos extremadamente sensibles. ^{[ 104 ] [ 105 ]}

La combinación de observaciones realizadas mediante radiación electromagnética, neutrinos u ondas gravitacionales y otra información complementaria se conoce como astronomía multimensajero . ^{[ 106 ] [ 107 ]}

Uno de los campos más antiguos de la astronomía, y de toda la ciencia, es la medición de las posiciones de los objetos celestes, conocida como astrometría. ^{[ 108 ]} Históricamente, el conocimiento preciso de las posiciones del Sol, la Luna, los planetas y las estrellas ha sido esencial en la navegación celeste (el uso de objetos celestes para guiar la navegación) y en la elaboración de calendarios . ^{[ 109 ]} La medición cuidadosa de las posiciones de los planetas ha llevado a una sólida comprensión de las perturbaciones gravitacionales y a la capacidad de determinar las posiciones pasadas y futuras de los planetas con gran precisión, un campo conocido como mecánica celeste . ^{[ 110 ]} La medición de la paralaje estelar de estrellas cercanas proporciona una base fundamental en la escala de distancias cósmicas que se utiliza para medir la escala del Universo. Las mediciones de paralaje de estrellas cercanas proporcionan una base absoluta para las propiedades de estrellas más distantes, ya que sus propiedades pueden compararse. ^{[ 111 ]} Las mediciones de la velocidad radial ^{[ 112 ] [ 113 ]} y el movimiento propio de las estrellas permiten a los astrónomos trazar el movimiento de estos sistemas a través de la galaxia Vía Láctea. ^{[ 114 ]}

La cosmología física , el estudio de la estructura a gran escala del Universo , busca comprender la formación y evolución del cosmos. Fundamental para la cosmología moderna es la teoría ampliamente aceptada del Big Bang , el concepto de que el universo comenzó siendo extremadamente denso y caliente, y luego se expandió a lo largo de 13.800 millones de años ^{[ 115 ]} hasta su estado actual. ^{[ 116 ]} El concepto del Big Bang se generalizó tras el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas en 1965. ^{[ 116 ]} Actualmente se cree que la materia oscura y la energía oscura constituyen el 96% de la masa del Universo. Por esta razón, se dedica un gran esfuerzo a intentar comprender la física de estos componentes. ^{[ 117 ]}

El estudio de objetos fuera de nuestra galaxia se centra en la formación y evolución de las galaxias , su morfología (descripción) y clasificación , la observación de galaxias activas y, a mayor escala, los grupos y cúmulos de galaxias . Estos contribuyen a la comprensión de la estructura a gran escala del cosmos . ^{[ 109 ]}

La astronomía galáctica estudia galaxias como la Vía Láctea , una galaxia espiral barrada que es un miembro destacado del Grupo Local de galaxias y contiene el Sistema Solar . Es una masa giratoria de gas, polvo, estrellas y otros objetos, unidos por la atracción gravitatoria mutua. Dado que la Tierra se encuentra dentro de los brazos exteriores polvorientos, grandes porciones de la Vía Láctea quedan ocultas a la vista. ^{[ 109 ] : 837–842, 944}

Los estudios cinemáticos de la materia en la Vía Láctea y otras galaxias muestran que hay más masa de la que puede explicarse con la materia visible. Un halo de materia oscura parece dominar la masa, aunque la naturaleza de esta materia oscura aún no se ha determinado. ^{[ 118 ]}

El estudio de las estrellas y la evolución estelar es fundamental para nuestra comprensión del Universo. La astrofísica de las estrellas se ha determinado mediante la observación y la comprensión teórica, así como a partir de simulaciones por computadora del interior. ^{[ 119 ]} Los aspectos estudiados incluyen la formación estelar en nubes moleculares gigantes ; la formación de protoestrellas ; y la transición a la fusión nuclear y las estrellas de la secuencia principal , ^{[ 120 ]} llevando a cabo la nucleosíntesis . ^{[ 119 ]} Otros procesos estudiados incluyen la evolución estelar, ^{[ 121 ]} que termina con supernovas ^{[ 122 ]} o enanas blancas . La eyección de las capas exteriores forma una nebulosa planetaria . ^{[ 123 ]} El remanente de una supernova es una estrella de neutrones densa o, si la masa estelar era al menos tres veces la del Sol, un agujero negro . ^{[ 124 ]}

La astronomía solar es el estudio del Sol , una estrella enana típica de la secuencia principal de clase estelar G2 V, con una edad aproximada de 4600 millones de años (Gyr). Los procesos estudiados por esta ciencia incluyen el ciclo de manchas solares , ^{[ 125 ]} los cambios en la luminosidad del Sol, tanto constantes como periódicos, ^{[ 126 ] [ 127 ]} y el comportamiento de sus diversas capas, a saber, su núcleo con su fusión nuclear , la zona de radiación , la zona de convección , la fotosfera , la cromosfera y la corona . ^{[ 109 ] : 498–502}

La ciencia planetaria es el estudio del conjunto de planetas , lunas , planetas enanos , cometas , asteroides y otros cuerpos que orbitan alrededor del Sol, así como de los exoplanetas que orbitan estrellas distantes. El Sistema Solar ha sido estudiado relativamente bien, inicialmente mediante telescopios y posteriormente mediante naves espaciales. ^{[ 128 ] [ 129 ]}

Entre los procesos estudiados se incluyen la diferenciación planetaria ; la generación y los efectos producidos por un campo magnético planetario ; ^{[ 130 ]} y la generación de calor dentro de un planeta, como por ejemplo mediante colisiones, desintegración radiactiva y calentamiento por mareas . A su vez, ese calor puede impulsar procesos geológicos como el vulcanismo , la tectónica y la erosión superficial , estudiados por diversas ramas de la geología. ^{[ 131 ]}

La astroquímica es una disciplina que combina la astronomía y la química . Estudia la abundancia y las reacciones de las moléculas en el Universo , así como su interacción con la radiación . El término «astroquímica» puede aplicarse tanto al Sistema Solar como al medio interestelar . Los estudios en este campo contribuyen, por ejemplo, a la comprensión de la formación del Sistema Solar . ^{[ 132 ]}

La astrobiología (o exobiología ^{[ 133 ]} ) estudia el origen de la vida y su desarrollo fuera de la Tierra. Considera si existe vida extraterrestre y cómo los humanos pueden detectarla si existe. ^{[ 134 ]} Utiliza la astronomía, la bioquímica , la geología , la microbiología , la física y la ciencia planetaria para investigar la posibilidad de vida en otros mundos y ayudar a reconocer biosferas que podrían ser diferentes a la de la Tierra. ^{[ 135 ]} El origen y la evolución temprana de la vida son una parte inseparable de la disciplina de la astrobiología. ^{[ 136 ]} Esto abarca la investigación sobre el origen de los sistemas planetarios , los orígenes de los compuestos orgánicos en el espacio , las interacciones roca-agua-carbono, la abiogénesis en la Tierra, la habitabilidad planetaria , la investigación sobre biofirmas para la detección de vida y los estudios sobre el potencial de la vida para adaptarse a los desafíos en la Tierra y en el espacio exterior . ^{[ 137 ] [ 138 ] [ 139 ]}

La astronomía y la astrofísica han desarrollado vínculos interdisciplinarios con otros campos científicos importantes. La arqueoastronomía es el estudio de las astronomías antiguas o tradicionales en su contexto cultural, utilizando evidencia arqueológica y antropológica . ^{[ 140 ]} La astroestadística es la aplicación de la estadística al análisis de grandes cantidades de datos astrofísicos de observación. ^{[ 141 ]} Finalmente, como " astronomía forense ", se han utilizado métodos de la astronomía para resolver problemas de historia del arte ^{[ 142 ] [ 143 ]} y ocasionalmente de derecho. ^{[ 144 ]}

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