کشف اولین منظومه سیاره‌ای فراخورشیدی
ستاره‌شناس‌ها در آوریل۱۹۹۹، سه سیاره در ابعاد سیاره مشتری (Jupiter) را کشف کردند که در مدار ستاره زرد-سفیدی به نام پسی زن برزنجیر (Upsilon Andromedae) می‌چرخیدند. این منظومه در فاصله ۴۴ سال نوری از زمین، اولین منظومه فراخورشیدی است که کشف شد؛ منظومه کشف شده، مفهوم منظومه خورشیدی را به عنوان یک پدیده واحد در جهان به چالش کشید و نشان داد کشف دیگر منظومه‌های سیاره‌ای به زمان و فناوری وابستگی دارد.
همچنین ستاره‌شناس‌ها در سال ۲۰۱۰ متوجه شدند که برخلاف سیاره‌های منظومه شمسی، سیاره‌های مشتری مانند در این منظومه فراخورشیدی روی یک صفحه یکسان قرار ندارند؛ بلکه دارای شیب ۳۰ درجه‌ای نسبت به یکدیگر هستند. این یافته به دانشمندان کمک کرد تا در نظریه‌های شکل‌گیری و تکامل سیاره‌ها بازنگری کنند. تا آوریل۲۰۲۴، ستاره‌شناس‌ها ۹۰۰ ستاره کشف کردند که میزبان دو یا چند سیاره بودند.
کشف اولین سیاره سرگردان راه‌شیری در سال ۲۰۰۱
در ابتدای قرن ۲۱، ستاره‌شناس‌ها اولین سیاره سرگردان را در نزدیکی خوشه ذوزنقه (Trapezium Cluster) کشف کردند که مهد ستاره‌ای در نزدیکی قلب سحابی شکارچی (Orion Nebula) است.
تنها در کهکشان راه‌شیری ممکن است یک کوادریلیون سیاره سرگردان وجود داشته باشد که از دیسک گاز و غبار محل تولد خود بیرون رانده شده‌اند؛ رصد این سیاره‌ها بسیار کم نور دشوار است، در نتیجه تعداد کمی از این سیاره‌ها کشف شده‌اند؛ این سیاره‌ها از سبک‌ترین فرآورده‌های تولد ستاره‌ای هستند که اطلاعات مهمی را درباره محیط‌های شکل‌گیری خود حمل می‌کنند.
کشف اولین کمربند سیارکی فراخورشیدی در اطراف ستاره‌ای خورشید مانند
تلسکوپ فضایی اسپیتزر (Spitzer) ناسا در اوایل سال ۲۰۰۱، اولین کمربند سیارکی خارج از منظومه شمسی را کشف کرد که در اطراف ستاره‌ای خورشید مانند به نام HD 69830 در فاصله ۴۰ سال نوری در صورت فلکی کشتی‌دم (Puppis) قرار دارد. براساس تخمین‌ها، این کمربند ۲۵ برابر سنگین‌تر از کمربند سیارکی اصلی بین مدار سیاره مریخ (Mars) و مشتری است. در سال ۲۰۰۵، ستاره‌شناس‌ها سه سیاره نپتون مانند را در مدار این ستاره کشف کردند که خارجی‌ترین آن احتمالا در کمرند حیات ستاره‌اش قرار دارد.
ستاره‌شناس‌ها به اندازه و موقعیت کمربندهای سیارکی در منظومه‌های چند سیاره‌ای علاقه‌مند هستند؛ زیرا این قطعه‌های سنگی بر ادغام سیاره‌ها و حتی ظهور حیات تاثیر می‌گذارند. براساس نظریه‌ای پیشتاز، سیارک‌ها آب و مواد زیستی را به زمین آغازین آوردند که این ادعا با کشف مولکول‌های آب در نمونه‌های سیارکی بازگشتی به زمین و همچنین نمونه‌های فضایی تقویت شد.
حل راز نوترینوهای گمشده خورشید
فیزیکدان‌ها در ژوئن۲۰۰۱ اعلام کردند که نوترینوهای (Neutrino) گمشده خورشید را کشف کرده‌اند؛ این کشف، جستجوی سی ساله برای بسته‌های کوچک انرژی را پایان داد، اما نشان داد که این ذرات هم اندکی جرم دارند. واکنش‌های هسته‌ای در قلب خورشید که به خاطر همین فرآیند خورشید می‌درخشد، باعث تولید میلیاردها نوترینو می‌شود که براساس تخمین‌ها نیمی از آن‌ها باید سفری ۱۵۰ میلیون کیلومتری را تا زمین بپیمایند؛ با این حال آزمایش‌های اواخر دهه ۱۹۶۰ تعداد کمی از این ذرات شبح‌وار را کشف کردند.
آزمایش‌های رصدخانه نوترینوی سادبری (Sudbury Neutrino Observatory) کانادا در سال ۲۰۰۱ نشان دادند که نوترینوهای گمشده در واقع به دو نوع نوترینو در مسیر خود به سمت زمین تبدیل می‌شوند و به همین دلیل کشف آن‌ها دشوار است. این تبدیل مستلزم این است که نوترینوها دارای مقداری جرم باشند که صدها هزار برابر کمتر از جرم دومین ذره سبک یعنی الکترون (ذره زیراتمی حامل بار الکتریکی منفی) است. نوترینو یک ذره بنیادی به شمار می‌رود که از نظر الکتریکی خنثی بوده و به ندرت وارد برهمکنش می‌شود.
کشف اولین سیاره فراخورشیدی دارای جو
ستاره‌شناس‌ها در نوامبر۲۰۰۱، براساس داده‌های تلسکوپ فضایی هابل (Hubble) به وجود جو در سیاره‌ای بیگانه پی بردند. این سیاره فراخورشیدی به نام HD 209458b در فاصله ۱۵۰ سال نوری در صورت فلکی اسب بزرگ (Pegasus) قرار دارد که به عنوان یکی از اولین سیاره‌های فراخورشیدی میزبان جو شناخته شده است.
از زمان این کشف، ستاره‌شناس‌ها می‌توانند به مقایسه جو سیاره‌های فراخورشیدی و فراوانی گازهای جوی برای شکل‌گیری حیات روی زمین بپردازند.
انفجارهای رادیویی سریع، جرم گمشده جهان را آشکار کرد
در سال ۲۰۰۷، ستاره‌شناس‌ها با استفاده از رصدخانه پارکز (Parkes Observatory) در استرالیا یک انفجار رادیویی سریع (FRB سرواژه Fast radio burst) را کشف کردند که از کهکشانی در فاصله میلیاردها سال نوری از زمین سرچشمه می‌گرفت. تنها در چند میلی ثانیه، ضربان درخشانی به نام انفجار لوریمر (Lorimer Burst) FRB 010724 انرژی برابر با انرژی خورشید در طول ۸۰ سال را آزاد کرد.
از آن زمان صدها پالس درخشان این چنینی از کهکشان‌های دوردست کشف شدند که تعداد اندکی از آن‌ها به صورت پیوسته یا نامنظم منفجر می‌شوند. ستاره‌شناس‌ها از پالس‌های شدید انفجار رادیویی برای کشف برخی از مواد گمشده جهان استفاده کردند که در فضاهای بین کهکشان‌ها مخفی شده‌اند.
کشف بوزون هیگز یا ذره خدا
در ژوئیه۲۰۱۲، رشته فیزیک ذرات با کشف بوزون هیگز (Higgs boson) توجهات جهان را به خود جلب کرد. بوزون هیگز، ذره‌ای زیراتمی است که به عنوان میدانی که به دیگر ذرات بنیادی جرم می‌دهد، در جهان توزیع شده است.
وجود بوزون هیگز برای اولین توسط فیزیکدان‌هایی به نام پیتر و هیگز (Peter W. Higgs) و فرانسوا انگلرت (François Englert) در سال ۱۹۶۴ مطرح شد. ذره خدا درست نیم قرن بعد طی دو آزمایش به مدت دو سال، در برخورد‌دهنده هادرونی بزرگ (Large Hadron Collider) سوئیس کشف شد. هیگز و انگلرت در سال ۲۰۱۳ به پاس نظریه چگونگی دستیابی ذرات به جرم برنده جایزه نوبل شدند.
کشف امواج گرانشی و اثبات نظریه اینشتین
در فوریه۲۰۱۶، دانشمندان اعلام کردند که سپتامبر۲۰۱۵ با استفاده از رصدخانه موج گرانشی تداخل‌سنج لیزری (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) یا به اختصار لایگو (LIGO)، امواج گرانشی را کشف کرده‌اند. امواج گرانشی نوسان‌های ضعیفی در بافت فضا زمان هستند که اینشتین یک قرن پیش آن‌ها را پیش‌بینی کرده بود و برای اولین بار در سال ۲۰۱۵ یکی از نوسان‌های حاصل از برخورد دو سیاهچاله توسط آشکارسازهای زمینی کشف شد.
از آنجا که امواج گرانشی در میان مواد بسیار داغ جهان آغازین به شکلی دست نخورده سفر کردند، کشف آن‌ها به معنی روشی جدید برای بررسی جهان به شمار می‌رفت که هرگز با امواج الکترومغناطیسی ممکن نبود. سه فیزیکدان که به آشکارسازی امواج گرانشی کمک کردند عبارت‌اند از راینر وایس (Rainer Weiss)، بری بریش (Barry Breech) و کیپ تورن (Kip Thorne) که هر سه در سال ۲۰۱۷ برنده جایزه نوبل فیزیک شدند.
در ژوئن۲۰۲۳، عصر جدید دیگری در نجوم امواج گرانشی رقم خورد. در آن زمان دانشمندان با رصدخانه امواج گرانشی نانوهرتز (NANOGrav) آمریکای شمالی، شواهدی از حضور همهمه‌ای پایدار از امواج گرانشی را که دارای فرکانس یک میلیاردیم هرتز و صدها برابر ضعیف‌تر از امواج گرانشی کشف شده در سال ۲۰۱۵ بود کشف کردند. این همهمه نشان‌دهنده بازتابی از یک زوج سیاهچاله کلان‌جرم بود که در مدار یکدیگر می‌چرخیدند.
کشف اولین بازدیدکننده میان‌ستاره‌ای در منظومه شمسی
در پائیز ۲۰۱۷، ستاره‌شناس‌های جرم عجیبی را در منظومه شمسی رصد کردند که با عنوان اولین بازدیدکننده میان‌ستاره‌ای شناخته می‌شود. این جرم که به اومواموا (Oumuamua) معروف است، زمینه‌ساز معماهای زیادی شد؛ زیرا روشنایی آن با حد قابل انتظار یک سیارک متفاوت بود و از سویی رفتارش مشابه دنباله‌دار هم نبود.
برخی گمان می‌کردند اومواموا سازه‌ای بیگانه است. اومواموا که به عنوان سیارک در نظر گرفته می‌شد در سال ۲۰۲۳ در نقش یک دنباله‌دار درآمد و گروهی از ستاره‌شناس‌ها معتقد بودند که این جرم احتمالا از یک منظومه سیاره‌ای فراخورشیدی دفع شده است و به وسیله مقادیر ناچیز گاز هیدروژن که از قلب یخی‌اش خارج می‌شود، شتاب گرفته است.
در سال ۲۰۱۹، ستاره‌شناس‌ها دومین بازدیدکننده میان‌ستاره‌ای با عنوان بوریسف (Borisov) را کشف کردند که هویت دنباله‌دار آن خیلی زود به لطف دم گازی‌اش آشکار شد. این جرم سرگردان که تا پیش از خورشید، هرگز از نزدیکی ستاره‌ای عبور نکرده بود؛ در نتیجه یکی از بکر‌ترین دنباله‌دارهایی محسوب می‌شود که تاکنون مطالعه شده است.
اولین تصویر از سیاهچاله کلان‌جرم
ستاره‌شناس‌ها در سال ۲۰۱۹ برای اولین بار از یک سیاهچاله عکسبرداری کردند. تلسکوپ ایونت هورایزن (Event Horizon) تصویری از سیاهچاله‌ای غول‌آسا را در قلب کهکشان مسیه ۸۷ (Messier 87) ثبت کرد که در فاصله بیش از ۵۰ میلیون سال نوری از زمین قرار دارد. این تصویر روشی جدید برای مطالعه سیاهچاله‌ها فراهم کرد که از نظر اهمیت به اولین تصویرسازی‌های حشرات و گیاهان در میکروسکوپ شباهت داشت.
ستاره‌شناس‌ها، تصویری جدیدی از این سیاهچاله در سال ۲۰۲۱ رونمایی کردند که نشان می‌داد میدان‌های مغناطیسی چگونه در نزدیکی سیاهچاله‌ها رفتار می‌کنند. در سال ۲۰۲۳ سیاهچاله با هوش مصنوعی بازسازی شد و به دوناتی نارنجی شکل در یک حلقه باریک شباهت پیدا کرد. ستاره‌شناس‌ها متوجه شدند این سیاهچاله در حال چرخش است، گرچه سرعت چرخش آن معلوم نیست.
تهیه دقیق‌ترین نقشه از راه شیری
دقیق‌ترین نقشه کهکشان راه شیری به صورت سه‌بعدی، نزدیک به ۱.۸ میلیارد ستاره را با دقتی بی‌سابقه براساس داده‌های فضاپیمای گایا (Gaia) از آژانس فضایی اروپا (ESA) ترسیم می‌کند.
با اینکه رقم یاد شده بسیار شگفت‌انگیز است، تنها ۱ درصد از کل ستاره‌های کهکشان را در برمی‌گیرد. به باور ستاره‌شناس‌ها بررسی حرکت‌های این ستاره‌های رسم شده سرنخ‌هایی دیرینه را درباره ماهیت ماده تاریک (Dark matter) نشان می‌دهد.
مشاهده کهکشان‌های بدون ستاره و تهی
ستاره‌شناس‌ها در ژانویه۲۰۲۴ از کشف کهکشانی آغازین خبر دادند که چنان پراکنده است که هنوز هیچ ستاره‌ای ندارد. این کشف نظریه‌های پیشتاز درباره چگونگی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها و حتی تعریف کهکشان را به چالش کشید. با این حال چگونه ممکن است یک کهکشان بدون ستاره باشد؟
در همان زمان، گروهی متفاوت از کشف یک کهکشان تقریبا خالی دیگر در فاصله ۳۰۰ میلیون سال نوری از زمین به نام نوب (Nube) که ریشه این اسم از کلمه اسپانیایی به معنی ابر است، خبر دادند؛ نزدیک‌ترین همسایه بزرگ این کهکشان حداقل ۱.۴ میلیون سال نوری با آن فاصله دارد.
کهکشان‌های تاریک صدها برابر کم‌نورتر از راه شیری هستند که نور خود را از ۱۰۰ میلیارد ستاره تامین می‌کند. ستاره‌شناس‌ها همچنان حیرت زده‌اند که چگونه چنین کهکشان‌های بدون ستاره‌ای حاوی گازهای بکر شکل‌دهنده ستاره هستند.
انرژی تاریک در حال تکامل
فیزیکدان‌ها تا مدت‌ها انرژی تاریک (Dark energy) را عامل افزایش سرعت انبساط جهان را یک ثابت کیهانی می‌دانستند که در کل تاریخ جهان بدون تغییر باقی می‌ماند.
در همین رابطه بخوانید: ماده تاریک چیست و چه تفاوتی با انرژی تاریک دارد؟
با این حال در آوریل۲۰۲۴، ستاره‌شناس‌هایی که بزرگ‌ترین نقشه سه‌بعدی جهان را ساخته بودند، نشان دادند که انرژی تاریک به مرور زمان در حال تکامل است. این کشف می‌تواند اولین سرنخ درباره این پدیده اسرارآمیز در طی دو دهه گذشته باشد و در صورت تایید با داده‌های آینده، به اندازه کشف افزایش سرعت انبساط جهان، مهم است.
کهکشان‌های کوتوله جهان آغازین را مملو از نور ساختند
ستاره‌شناس‌ها تا مدت‌ها به این پرسش فکر می‌کردند که چگونه جهان از عصر تاریکی کیهانی سر برآورد، آن هم زمانی که در مهی چگال از گاز هیدروژن خنثی پنهان شده بود.
در اوایل سال ۲۰۲۴، ستاره‌شناس‌ها با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان دادند که کهکشان‌های کوتوله‌ای که در فاصله چند صد میلیون سال نوری آغازین جهان وجود داشتند، اولین نورهای آغازین را شکل دادند. این کشف قابلیت‌های بی‌سابقه فروسرخ تلسکوپ جیمز وب را ثابت می‌کند که امکان جمع‌آوری نور از کم‌نورترین اجرام را می‌دهد.
اکتشافات شگفت‌انگیز تلسکوپ جیمز وب و چشم‌اندازهایی که از زمان آغاز به فعالیتش در سال ۲۰۲۲ ارائه داد، جهان را حیرت‌زده کرد؛ برای مثال این تلسکوپ ستون‌های آفرینش (Pillars of Creation) را با جزئیاتی بی‌سابقه ثبت و پرده منقوش رنگی محل شکل‌گیری ابرهای غبار و فرآیندهای کیهانی را در این منطقه آشکار کرد.