A Hold kering a Föld körül,bolygónk pedig a Nap körül.Ennek a jelenségnek az oka a tömegvonzás,ami összetartja a csillagok anyagát,a galaxisokat,és mozgatja az üstökösöket pályájukon,melyeket számításokkal meg lehet határozni.Az égitestek mozgása a világûrben az égi mechanika törvényeivel van összehangban.

Kepler törvényei

Régebben úgy gondolták,hogy a világegyetem középpontjában a mozdulatlan Föld áll,és körülötte keringenek az égitestek.A 16. században Kopernikusz forradalmasította a csillagászatot,amikor kijelentette,hogy a Nap van a világmindenség középpontjába,körülötte keringenek a bolygók a Földel együtt.Állítását azonban nem tudta igazolni.Kepler volt az,aki a 17.században felismerte az éditestek mozgásának mechanizmusát.Sok-sok megfigyelés,adat és matematikai számítás alapján kijelentette,hogy a bolygók egy ellipszis alakú pályán keringenek a Nap körül,és három törvényben magyarázta meg szabályszerüségeiket.

A csillagászok nagyon sokat tudnak Naprendszerünk bolygóiról.Részletes térképeik vannak a Merkurról,Vénuszról Marsról és a külsõ blygók több tucatnyi holdjáról.Mozgófilmeken tanulmányozhatják a Jupiter idõjárását és a Szaturnusz gyûrûjének forgását.Még olyan fotók is rendelkezésre állnak,amelyek a Vénusz és a Mars felszínén készültek.Mindezeket az értékes adatokat legénység élküli,Földrõl irányított ûrszondák gyüjtötték össze.

A szondák vezérlése sok tekintetben hasonló a robotok távirányításához.Az ûrön keresztül csak rádiójeleket lehet küldeni,ám ilyen hatalmas távolságokon a jelek elveszítik erejüket.Az ûrszondáknak szóló utasítások hatékony továbbításához ezért óriási tányérantennákat állítottak fel a világ különbözõ pontjain.Közülük hármat a NASA,az amerikai ûrhajózási hivatal épített.Ezek az egyenként 65m átmérõjü parabolatányérok alkotják a DSN-t (Deep Space Network),a Kozmosz távoli Régiit Kutató Hálózatot.A Kaliforniában,Spanyolországban és Ausztráliában elhelyezett antennaóriások közül legalább egy mindíg kapcsolatot tart fenn az ûrszondákkal.

A történelem folyamán sokan hitték,hogy más bolygókon is laknak értelmes lények.Nem is olyan rég még voltak tudósok,akik az elõször 1877-ben feltérképezett marsbéli "csatornákat" értelmes teremtmények mûvének tartották.Csak 1965-ben vált bizonyossággá,hogy merõ ábrándozás láttatta velük a kanálisokat,abban az évben készítették ugyanis az ûrszondák az elsõfényképeket a Marsról.A "vörös bolygó" is csak egy hát az élet nélküli égitestek sorában.

Naprendszerünk bolygói közül öt- a Merkur,Vénusz,Mars,Jupiter és Szaturnusz- olyan fényes,hogy a csillagászok már évezredekkel ezelõtt tudtak róluk.Az utóbbi néhány száz évben aztán acsillagászok rábukkantak még három távoli,halvány bolygóra:az Uránuszra,Neptunuszra és a Plútóra.Bizonyos jelek egy tizedik bolygó jelenlétére is utalnak a Plútón túl.A planéták felfedezéséhez matematikaifelkészültség és szerencse egyaránt szükséges.

1781-ig senki sem gondolta volna,hogy a Szaturnuszon túl is vannak bolygók,így hát nem is keresték õket.Az év március 13-án Wiliam Herschel amatõr csillagász,miközben kettõscsillagokat keresett ,megtalálta az Uránuszt.Tudta,hogy amit lát,nem lehet csillag,hiszen távcsöve jól kivehetõen korondnak mutatta,olyanak,mint a telihold.A csillagászok nyomon követték az égitest mozgását,és megállapították,hogy kétséget kizáróan bolygórol van szó.

1982.október 6.án kaliforniai csillagászok a világ legerõsebb teleszkópját egy bizonyos,a Kiskutya (Canis Minor)csillagépben levõ pontra irányították.Nyomában voltak valaminek,amit több mint 70éve nem láttak,s ami most ismét a Naprendszer belsõ tartományait készül meglátogatni.Ez a valami a Halley-üstökös volt.Amint a csillagászok a palomar-hegyi nagy teleszkóp képét kivetítõ monitorok képernyõit figyelték,egyszer csak feltünt a keresett apró fényfolt.A Halley-üstökös annak rendje és módja szerint jött elõre kiszámított pályáján.

Mint minden kettõs rendszer,a Cygnus X-1 és a HDE 226 868 alkotta csillag kettõs is közös tömegközéppont körül kering.Ha a csilago egyenlõ tömegüek,a középpont féluton található a két égitest között,ha viszont nem,a nehezebb csilaghoz van közelebb.Így a kettõs rendszerek olyan természetes mérleget képeznek,melynek révén a csillagászok megtudják határozni a rendszert alkotó égitestek tömegét.A HDE 226 868 mozgását vizsgálva a tudósok megállapították: a középpont olyan közel fekszik a csillaghoz,hogy kísérõjének feleakkora tömegünek kell lennie.

Amikor egy nagy tömegû csillag pályafutásának végére ér,a világegyetem legsötétebb és legpusztítóbb képzõdményét hagyja hátra - a fekete lyukat.Mivel az ilyen objektumnak annyira erõs gravitációs tere van,hogy sem fény,sem másmilyen sugárzás nem juthat ki belõle.A csillagászok ennek ellenére biztosak benne,hogy már legalább fél tucat fekete lyukat felfedeztek.

A fekete lyukak kimúlt öreg csillagok összeroskadt maradványai.A csillag anyagának egy része saját tömege hatására egészen kis térfogatba préselõdik össze:kisebb lesz,mint egy atommag.Ekkor éri el az ugynevezett szinguláris állapotot.Az ilyen sûrû tömegû anyag gravitációs tere elképzelhetetlenül erõs.A szinguláris állapotban lévõ csillag közvetlen környezetében a gravitáció hatása teljes mértékben legyõzhetetlen.Ezt a legfeljebb néhány kilométer átmérõjü tartományt hívjuk fekete lyuknak.

Az európai csillagászok a jelenleg használatos teleszkópoknál tízszer nagyobb teljesítményû távcsõ építésén dolgoznak.Az óriásteleszkóppal reményeik szerint a kozmosz sohasem látott mélységeibe pillanthatnak be.Ám még így sem bízhatnak abban,hogy elláthatnak a világegytem határáig.

A modern ûrkutatás Einstein általános relativitáselméletére épül.Az elmélet kimondja,hogy az anyag körüli gravitációs mezõ megváltoztatja a teret és az idõt oly módon,hogy a tér görbulté válik,az idõ pedig felgyorsul vagy lelassul.Az anyag gravitációs mezeje a fénysugarat is elhajlítja.

Az univerzumot 15 milliárd évvel ezelõtt egy fantasztikus méretû hirtelen robbanás hozta létre.Az explózióból kifelé szágudó gázok idõvel galaxisokká,csillagokká és bolygókká tömörültek.Így keletkezett a Nap és a Föld is.De hogyan képesek kiszámítani csillagászok,mikor is történt mindez?

Századunk 20-as éveiben Edwin Hubble amerikai csilagász felismerte,hogy a galaxisok távolodnak egymástól,s hogy a meszebb levõk távolodási sebessége nagyobb,mint a közelebbieké,mintha egy hatalmas kozmikus robbanás szerteszóródó  lövedékei lennének.A galaxisok távolságának és sebességének hányadosából Hubble kiszámította,mikor játszódhatott le az õsrobbanás.Ezt a számot ma,a legkorszerûbb és legpontosabb megfigyeléseket alapul véve,15 milliárd évre tesszük.

At arizónai Tucsonváros egyik mûhelyében hatalmas kemence forog körbe-körbe.Egy-egy fordulatot 7 másodperc alatt tesz meg.Belsejében a hõmérséklet 1170 C°.

Ebben a pokoli hõségben egy kör alakú,lépsejtszerkezetû formába olvadt üveg folyik,hogy aztán egy 3,5m átmérõjü,enyhén homorú felületû korongá szilárduljon.Hónapokon át tartó hûtés,alakítás és csiszolás után  a korongból a világ egyik legnagyobb távcsövének "szívét"-a tükröt-készítik el.

Ha egy tiszta éjszakán felnézünk az égre,úgy tünhet,millionyi vsillagot látunk.Szabad szemmel körülbelül 6000 csillagot vehetünk ki az égbolton.A nagy teleszkópokkal készített felvételekrõl azonban milliónyi égitestet számlálnak meg a csillagászok.

A csillagászok nemcsak megszámolják õket,hanem azt is meg akarják tudni,pontosan hol találhatók az univerzumban,hogy mindet feljegyezhessék a csillagkatalógusban.Már 1600 táján,azelõtt,hogy a távcsövet feltalálták volna,a csillagászok minden,szabad szemmel látható csillag égi helyzetét bemérték a fegyvereken lévõ irányzékhoz hasonló,egyszerû szerkezet segítségével.A távcsõ nemcsak felnagyítja a képet,hanem több fényt is gyüjt össze,mint a szem,s így halvány fényû csillagok közül is sok láthatóvá tesz.Még a kis teljesítményû binokuláris látcsõ is tízszer annyi csillagot mutat,mint amennyit puszta szemmel észlelhetünk.

Századunk 20-as éveiben Edwin Hubble amerikai csillagász meghökkentõ felfedezést tett a galaxisokkal kapcsolatban:mind távolodik a Földtõl,mégpedig a távolságukkal arányos sebességgel - minél messzebb vannak,annál gyorsabban.A Hubble-törvényként emlegetett jelenség magyarázata az,hogy a világegyetem tágul,s így az összes galaxis is egyre távolabb kerül egymástól.

A galaxis sebességét elég könnyû megmérni:fényét megvizsgálva ki lehet deríteni,hogyan változik a hullámhossza a Doppler-effektus  szerint.A Hubble-törvény megadja a csillagászoknak a kulcsot ahhoz,hogyan számolják ki a sebességbõl a távolságot.Ha tehát egy messzi galaxis 3millio km-es óránkénti sebességgel távolodik,a csillagászok a Hubble-állandót (értéke kb.13,ha km-ekben és fényévekben számolunk) a galaxis sebességével megszorozva 40millio fényévet kapunk.Ezzel a módszerrel megmértek már olyan galaxisok távolságát is,melrõl kiderült,hogy 15-20 milliárd fényévre van tõlünk.

A különösen fényes csillagok irányfényként szolgálnak a közeli galaxisok távolságának meghatározásakor.Ezek az ún. cefeidák,vátozócsillagok,amelyek fényessége periodikusan változik.A csillagászok  meg tudják mérni,mennyi idõ alatt csökken egy cefeida maximális fénnyesége a minimumra,majd ragyog fel újra a maximumra.Ezt az idõtartamot hívják periódusnak.Mivel a fényesebb cefeidák ritkábban "villodznak",mint a halványabbak,egy cefeida periodusának meghatározásából következtetni lehet valódi fényességére.Ha például egy változócsillag periodusa 2 hét,a csillagászok ebbõl az adatból meg tudják mondani,hogy az égitest 4000-szer fényesebb a Napnál.A távoli galaxisok változócsillagainak látszolagos halványosságát vizsgálva kideríthetõ,milyen messze van tõlünk a galaxis.

A nagyon messzi csillagok távolságának kiszámításához  a csillagászok az égitest hõmérsékletét és fényének erõségét vizsgálják.A csillagok hõmérsékletének megmérése meglepõen könnyû:a kékes fényûek 20000 Celsius körüliek,a fehérek vagy sárgák közepes,a narancssárga vagy vörös színûek pedig a legalacsonyabb hõmérsékletûek,mintegy 3000 Celsius-osak.

Minél magasabb egy csillag hõmérséklete,annál fényesebb .Egy 10000Celsius-os égitest például 40-szer erõsebben sugároz a Napnál,amelynek hõmérséklete 5500 Celsius.Ha tehát a csillagászok egy 10000Celsius-os,de igen haványnak látszó csillagot találnak,tudják,a csillag nagyon messze kell hogy legyen tõlünk:fényességét a nagy távolság csökkenti.A fényesség és a hõmérséklet közti összefüggés olyan,közeli csillagokon állapítják meg,amelyek Földtõl való távolságát - például a parallaxismódszerrel- már meghatározták.Ezeket az ismereteket mérceként használva,megállapíthatják a távolabbi égitestek valõódi fényeségét,és ezen keresztül távolságukat is. 

A távoli csillagok

A 300 fényévnél messzebb lévõ csillagok távolságának meghatározásához más módszerhez kell folyamodni.Az egyik lehetõség,hogy megállapítják,milyen irányban és mekkora sebességgel mozog a csillag.

Az irány megfejtéséhez sokkal könnyebb csillaghalmazokkal,mint magányos égitestekkel dolgozni.Sok csillag több száz,olykor több ezer égitestet számláló halmaz része,s a halmaz minden tagja mozog az ûrben.Távolról szemlélve úgy tünik,mintha a halmazok csillagai egy pont felé mozognának.Összetartól vonalaik szöge árulja el,merre mozog a halmaz a kozmoszban.

A közeli csillagok

Mivel a csillagok több milliószor messzebb vannak bolygónktól,mint a Nap,a csillagászoknak más eszközökhöz kell folyamodniuk,ha magakarják határozni a távolságukat.A legfontosabb a parallaxis módszere,amelynek során megmérik a csillag két pont közötti látszolagos szögét,és azt a Föld pályájához viszonyitják.Az eljárás egyszerû kísérlettel illusztrálható.Tartsuk magunk elé egyik ujjunkat,majd csukjuk be egyik szemünket,s figyejük meg,hol helyeszkedik el ujjunk a háttérhez képest.Most csukjuk be a szemünket,és nyissuk ki a másikat.Úgy látszik,mintha az ujjunk elmozdult volna:minél közelebb tartjuk magunk elé,látszolagos elmozdulása annál nagyobb.

Központi csillagunk távolságának meghatározásához sem lehe radart használni,hiszen felszine nem szilárd.A csillagászati számitásokat ehelyett a bolygómozgás törvényének ismeeretében végezték el.A nagy csillagász,Johannes Kepler 1619-ben felfedezett harmadik törvénye kimondja,hogy a bolygók Nap körüli pályájának teljes megtételéhez (azaz egy keringési periódushoz)szükséges idõ négyzetei úgy aránylanak egymáshoz,mint a Naptól mértközéptávolságuk köbei

Naprendszerünk bolygóinak esetében a csillagászoknak nem állnak rendelkezésükre "macskaszemek",melyek visszavernék a fénynyalábokat.Ehelyett radart használnak.A radar feltalálása elõtt a fénysebességet és a parallaxis módszerét használták a bolygók távolságának meghatározásához.Ma már rádióhullámokat küldenek a bolygók felé,s várnak,amíg az égitest sziklás felszinérõl visszverõdõ hullámok hlvány visszhangja meg nem érkezik.Mivel a rádióhullámok sebessége megegyezik a fényével,a távolság kiszámitása ugyanúgy történik,mint a Hold esetében.A világban az elsõ "égi" radarvisszhangmérést 1946-ban,a Budapesti Egyesült Izzó kutatói végezték,Bay Zoltán vezetésével.

Holdunk a Földhöz legközelebbi égitest a világegyetemben,átlagosan 384400 km-re jár tõlünk.Távolsága kismértékben változó,mert tojásforma (elliptikus) pályát ír le a föld körül.

Amikor az Apolló ûrhajosai 1969 és 1972 között a Holdon jártak,kis fényvisszaverõ mûszereket hagytak a helyszinen,hasonlókat,mint az autók hátulján a levõ macskaszem.A csillagászok a földi laboratóriumból igen erõs lézersugarat bocsátanak rájuk,s mintegy 2 és fél másodpercel késõbb,amint a fénynyaláb visszatér a Földre,teleszkópjaik halvány villanást fognak fel.Ezután megszorozzák a fény sebességével azt az idõt,mialatt a fénynyaláb megtette oda-vissza utat a Föld és a Hold között,majd a kapott értéket felezik,s így hozzájutnak a Hold Földtõl való távolságához.A lézersugárral szerzett távolságadatok néhány centiméter pontosságúak.A folyamatosan végzett mérésekbõl a tudósok kiderítették,hogy a Hold ma kb.

A csillagászok a kozmoszbeli távolságokat azzal az "eszközzel" mérik,amely a leggyorsabb az univerzumban:a fénnyel,pontosabban a fény sebességével.A fény vákuumban 1(tropikus)év alatt 9460milliárd km-t tesz meg.A távolság tehát kifejezhetõ azzal az idõvl,amelyet a fénynek be kell futnia,hogy egy csillagtólvagy más égitestõl elérjen hozzánk.A csillagászok ezt a befutott utatadják meg fényévekben.Lehetetlennek tûnhet,hogy bárki is meg tudjon mérni ilyen hatalmas távolságkat.A csillagászok számára azonban ma már rutin feladat pl.