「天文學」是個名字莫名響亮的學問領域。它可能是各種領域中歷史最悠久的學問，人類現在也依然在利用巨大望遠鏡和人造衛星，持續發展最先進的研究。天文學的目的就是觀測、調查與理解宇宙中發生的各種現象。「這個宇宙是個什麼樣的世界？」「我們究竟身在何方，又是什麼來頭？」可以說人類持續堅苦奮鬥，只為了能多少解開一點這些自遠古以來就不斷思考的根源問題。尤其是20世紀以後的天文學發展，著實令人驚異，如今人類不只能夠觀察可見光，還能用全新的手法觀察宇宙中的電波與X射線等各種波長的電磁波，以及微中子和重力波。

天文學經常被視為不實用的學問，但事實真的是如此嗎？只要有汽車和飛機，就能去到更遠的地方。但是遠行這件事本身，對人類並沒有什麼益處。需要仰賴後世的研究，才能從中找出益處（或壞處）。但是，「增加更多我們所居住的宇宙相關知識並且深入理解」，這對人類而言難道不是絕對有利的嗎？天文學的意義似乎就在於此。

要綜觀現代天文學所有最先進的狀況並不容易，因為宇宙有各式各樣的規模大小，有各式各樣的天體現象，天文學又會根據這些細分成更多領域。最小的規模是恆星，以及繞著它公轉的行星。100億或1000億個恆星集結而成的天體就是星系，而宇宙裡又存在無數個星系。現在距離促使宇宙誕生的大霹靂已經過了138億年，所以我們不可能觀測到比138億光年更遠的地方。目前已經知道，在這半徑138億光年的範圍中，跟我們的銀河系相同的星系其實多達1000億個。各種天體現象在這些多樣的規模層級裡，互相關聯且彼此影響，進而驅使整個宇宙進化。所有這些現象都是依循共同的基礎物理法則悄悄地進行。基礎物理法則支配了遠比人類還要渺小的微基本粒子，根據這個法則，就可以理解遠比人類還要更大的天體和宇宙的運行。這或許也可以說是天文學的魅力。

本書希望讀者只要用一本書，就能輕鬆學到橫跨多方面的天文學現狀。在半徑138億光年的廣大宇宙當中，究竟發生了什麼事呢？（不過在物理上，這個半徑之外還有無窮的宇宙存在。）天體、星系以及宇宙是怎麼生成，然後進化成現在的模樣呢？一起展開巡迴浩瀚宇宙的旅程吧！

東京大學研究所理學系研究科專攻天文學教授　戶谷友則

「天文學」是個名字莫名響亮的學問領域。它可能是各種領域中歷史最悠久的學問，人類現在也依然在利用巨大望遠鏡和人造衛星，持續發展最先進的研究。天文學的目的就是觀測、調查與理解宇宙中發生的各種現象。「這個宇宙是個什麼樣的世界？」「我們究竟身在何方，又是什麼來頭？」可以說人類持續堅苦奮鬥，只為了能多少解開一點這些自遠古以來就不斷思考的根源問題。尤其是20世紀以後的天文學發展，著實令人驚異，如今人類不只能夠觀察可見光，還能用全新的手法觀察宇宙中的電波與X射線等各種波長的電磁波，以及微中子和重力波。

天文學經常...

．前言
▌第1部　宇宙的概觀
1　天文學是什麼樣的學問？
．天文學的歷史①作為文明基礎的天文學
．天文學的歷史②轉變成近代科學的天文學
．現代天文學的對象和目的
．天文學與周邊領域的關係
2　宇宙中存在的物質和物理法則
．物質和基本粒子
．掌控自然界的4種力
．基本粒子的統一理論
．各種元素及其存在量
3　人類觀測宇宙的方法
．用電磁波觀察宇宙～色彩、波長、能量～
．熱物體釋放出的光～黑體輻射～
．各種望遠鏡與人造衛星
．影像觀測與光譜觀測
．微中子與重力波
4　恆星與銀河系
．恆星及亮度
．測量地球到天體的距離
．銀河系的結構～星系盤與核球～
．星系暈與暗物質
5　各式各樣的星系
．螺旋星系和橢圓星系
．不規則星系與星系的合體
．矮星系和本星系群
．星系的光度函數
6　宇宙膨脹與哈伯－勒梅特定律
．宇宙是「均質」且「各向同性」的
．哈伯－勒梅特定律
．宇宙膨脹是什麼情況？
．從宇宙膨脹的歷史認識宇宙
7　星系團和宇宙的大尺度結構
．星系群與星系團
．用X射線觀察星系團
．星系團的質量內容
．宇宙的大尺度結構
Column1　天文學家的真實情況
▌第2部　各種恆星與行星
8　恆星及其多元性
．恆星的能量來源
．作為恆星的太陽
．主序星與赫羅圖
．恆星的壽命與質光關係
．聯星、星團與星族
9　星際空間裡有什麼？
．星際氣體及其密度
．宇宙塵埃（星際塵埃）是什麼？
．暗星雲和瀰漫星雲
．磁場和宇宙線
．星際氣體的加熱與冷卻
10　恆星與行星系的生成
．原恆星的生成
．從原恆星到主序星
．天體的內部結構和林界限
．行星系的生成
．恆星的初始質量函數
11　太陽系外行星的世界
．發現太陽系外行星
．各種系外行星的探測方法
．從熱木星到適居的地球型行星
．找出太陽系外生命的痕跡！
．存在外星生命嗎？
12　恆星的結局
．太陽的未來和宿命
．大質量恆星的宿命
．恆星的壯烈末期與重力塌縮
．重力塌縮型超新星
．熱核融合型超新星
．超新星殘骸和宇宙線
13　緻密星及其物理
．白矮星
．中子星
．脈衝星和磁星
．什麼是黑洞？
．發光的黑洞!?
14　探索神祕的瞬變天體
．新星
．超新星
．伽瑪射線暴
．快速電波暴
．聯星中子星＆黑洞的合體與重力波
15　巨大黑洞與活躍星系核
．星系中心有巨大的黑洞！
．各種活躍星系核與統一模型
．接近巨大黑洞！
．潮汐瓦解事件
Column2　最新天文觀測的實際情況
▌第3部　星系的形成和宇宙進化
16　大霹靂宇宙論
．相對論和宇宙膨脹
．從宇宙暴脹到大霹靂宇宙
．力的分離與物質生成
．太初核合成
．輻射與物質逆轉，然後復合
17　宇宙微波背景輻射
．理論上的預言與觀測的發現
．精準的黑體輻射和各向同性，以及地球的運轉
．密度漲落和形成天體的「核」
．精密測量的宇宙模型
．ΛCDM標準宇宙模型
18　星系的形成與進化
．遙遠天體和初期的宇宙探測
．第一批恆星的生成
．宇宙的再電離
．星系的層級形成與進化
19　宇宙中的元素起源
．元素生成的各個階段
．比鐵更重的元素起源
．元素成分的宇宙進化
20　尚未解決的問題和今後的天文學
．天文學尚未解決的主要問題
．暗物質
．暗能量
．體系龐大的天文學發展方向
．寫給有志研究天文學的人
Column3　天文學的國際潮流
．後記

．前言
▌第1部　宇宙的概觀
1　天文學是什麼樣的學問？
．天文學的歷史①作為文明基礎的天文學
．天文學的歷史②轉變成近代科學的天文學
．現代天文學的對象和目的
．天文學與周邊領域的關係
2　宇宙中存在的物質和物理法則
．物質和基本粒子
．掌控自然界的4種力
．基本粒子的統一理論
．各種元素及其存在量
3　人類觀測宇宙的方法
．用電磁波觀察宇宙～色彩、波長、能量～
．熱物體釋放出的光～黑體輻射～
．各種望遠鏡與人造衛星
．影像觀測與光譜觀測
．微中子與重力波
4　恆星與銀河系
．恆星及亮度
．測量地球到天...