Hiểu biết này đến từ hàng triệu khám phá lớn nhỏ về vị trí và chuyển động của Trái đất và các thiên thể, sự hình thành của các ngôi sao, nguyên lý hoạt động của chúng, các định luật vật lý quy định tính chất và sự liên kết giữa tất cả mọi vật thể trong vũ trụ...
Hãy dùng một cái nhìn tổng quát để xem lại những khám phá nào quan trọng nhất trong suốt lịch sử hàng nghìn năm này. Các khám phá dưới đây không phải là những khám phá có quy mô lớn, đầu tư nhiều chi phí, thiết bị cũng không hẳn là những kỳ tích quá kinh ngạc, chúng đơn giản là các khám phá có thể lớn cũng như nhỏ, nhưng góp phần cơ bản trong việc giúp chúng ta nhìn rõ hơn về vũ trụ của chúng ta.
Chuyển động của các hành tinh
Sau những quan sát suốt hơn 1000 năm từ khoảng năm 2000 đến 500 trước Công nguyên, con người nhận ra một điều rằng bầu trời trên đầu chúng ta không hề đứng yên. Nó di chuyển hàng ngày với những chu kỳ nhất định.
Nó bắt đầu hé lộ rằng ngoài Trái đất còn có các thiên thể khác, các hành tinh trong cùng một hệ với chúng ta và các ngôi sao khác cố định trên thiên cầu nhưng cũng hàng ngày di chuyển theo chu kỳ. Mô hình địa tâm (geocentric) của Ptolemy được ra đời chính trên cơ sở của quan sát này.
Chuyển động của Trái đất trong Hệ Mặt trời
Năm 1543, Nicolaus Copernicus đưa ra mô hình nhật tâm (Heliocentric) cho biết Mặt trời mới là thiên thể cố định, còn Trái đất chỉ là một hành tinh chuyển động quanh nó cũng như các hành tinh trong hệ là sao Thủy, sao Kim, sao Hỏa, sao Mộc và sao Thổ.
Quỹ đạo elip của các hành tinh
Trong những năm 1605-1609, Johanne Kepler đã đi xa hơn Copernicus bằng việc đưa chuyển động của các hành tinh trong Hệ Mặt trời vào một mô hình toán học thay vì chỉ mang tính mô tả. Các định luật của Kepler đã cho biết các hành tinh chuyển động quanh Mặt trời theo quỹ đạo elip với những chu kỳ khác nhau.
Sao Mộc cũng có “Mặt trăng”
Năm 1609, Galileo Galilei là người đầu tiên sử dụng kính thiên văn quan sát vũ trụ. Khám phá quan trọng nhất của ông là việc sao Mộc cũng như Trái đất cũng có vệ tinh chuyển động xung quanh. Điều này là bằng chứng củng cố cho mô hình nhật tâm rằng Trái đất không phải duy nhất, nó cũng giống như nhiều hành tinh khác trong vũ trụ.
Sao Chổi có chu kỳ
Edmund Halley cho rằng sao Chổi xuất hiện vào các năm 1531 và 1607 là cùng một thiên thể. Như vậy các sao Chổi cũng chuyển động quanh Mặt trời có quỹ đạo và chu kỳ ổn định. Điều này được chứng minh khi sao Chổi này (mà sau này được đặt theo tên của ông, sao Chổi Halley) quay lại vào năm 1758. Đáng tiếc là Halley đã mất trước đó 16 năm nên không thể tự kiểm chứng sự kiện này.
Milky Way là một đĩa sáng khổng lồ của các sao
Những năm cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19, William Herschel và em gái của ông Carolyne lập bản đồ cho bầu trời và cho biết rằng Hệ Mặt trời của chúng ta chỉ là một hệ hành tinh nằm trong một đĩa khổng lồ chứa các sao (mỗi sao là một Mặt trời) với phần trung tâm phình lớn hơn rìa, đĩa này gọi là Milky Way.
Herschel thống kê được hơn 90.000 ngôi sao nhờ các quan sát qua kính thiên văn. Sau này Milky Way (thiên hà chứa Hệ Mặt trời) đã được chứng minh đúng là có dạng đĩa, có điều nó lớn hơn nhiều và Hệ Mặt trời cũng nằm xa phần tâm hơn nhiều so với dự đoán ban đầu của Herchel.
Thuyết tương đối rộng
Năm 1915 Albert Einstein đưa ra thuyết tương đối rộng trong đó mô tả lực hấp dẫn dưới dạng một trường có tác động lên cấu trúc của không gian và thời gian. Một khối lượng lớn trong không - thời gian có thể làm cong đường đi của tia sáng. Điều này đã được chứng minh năm 1919 qua việc quan sát nhật thực của Arthur Stanley Eddington.
Vũ trụ đang mở rộng
Năm 1929 Edwin Hubble phát hiện thấy một lượng lớn các thiên hà ở xa đều đang di chuyển ra xa khỏi chúng ta với vận tốc ngày càng lớn (tỷ lệ với khoảng cách của chúng), điều này đưa đến kết luận rằng vũ trụ đang giãn nở rất nhanh.
Trung tâm của Milky Way bức xạ sóng vô tuyến
Năm 1932, Karl Penzias và Robert Wilson phát hiện bức xạ nền với bước sóng cực ngắn (sóng viba) đến từ mọi phía trong vũ trụ, được dựa đoán là bức xạ phát ra ngay sau vụ nổ Big Bang. Điều này cùng với các quan sát về sự giãn nở vũ trụ của Hubble là những bằng chứng vững chắc cho thuyết Big Bang về sự hình thành của vũ trụ.
Khám phá vụ nổ tia gamma
Quan sát của các kính thiên văn trong suốt từ 1969 đến 1997 mang đến khám phá về các vụ nổ tia gamma, sinh ra từ các vụ nổ hạt nhân mà một phần trong số đó đến từ các supernova (vụ nổ kết thúc cuộc đời của một sao nặng).
Các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời
Từ năm 1995 đến nay, việc tìm kiếm các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời không ngừng được tiến hành. Việc tìm kiếm này được thực hiện bằng cách chủ yếu là do sự biến đổi của lực hấp dẫn quanh các ngôi sao nếu có của các hành tinh chuyển động quỹ đạo quanh nó.
Đến nay đã có khá nhiều hành tinh dạng này được tìm thấy, nó mở ra phần nào hy vọng cho việc tìm thấy một hành tinh thứ 2 giống như Trái đất của chúng ta.
Vũ trụ giãn nở và gia tốc
Những quan sát bắt đầu từ năm 1998 chỉ ra rằng không như những gì mà các nhà thiên văn từng dự đoán, vụ trụ không giãn nở chậm lại do tác dụng của lực hấp dẫn mà ngược lại nó đang ngày càng mở rộng nhanh hơn ở những khoảng cách lớn. Việc này dẫn đến khả năng quan sát các thiên hà ở xa ngày càng trở nên khó khăn. Rất có thể kết thúc của vũ trụ sẽ là một vụ Big Rip (sự xé rách lớn).
