天文學家不預報天氣，也不算命。那么天文到底研究什么呢？一句話，天文學的任務(wù)是：看太陽、看月亮、看星星。
在我們太陽系內(nèi)，有太陽、月亮、大小行星、彗星與衛(wèi)星。在太陽系外，有很多恒星與恒星殘骸（白矮星、中子星與黑洞），以及環(huán)繞其中一部分恒星的“系外行星”。太陽與周圍幾千億顆恒星構(gòu)成銀河系；宇宙中還有其他無數(shù)星星各自會聚，構(gòu)成大量類似于銀河系的星系。有些星系中心的巨大黑洞快速吸食周圍的氣體與塵埃，形成"活動星系核"。
以上所有，都屬于太陽、月亮與星星及其會聚成的團體。天文學研究的就是它們的位置、運動路線、物理性質(zhì)，還有它們的出生、變化與死亡以及這些過程發(fā)出的各種各樣的信息。至于宇宙中的那些分子云，算是孕育恒星的育嬰室；彌漫在宇宙中的“宇宙大爆炸”的輻射余燼，則是宇宙學的研究對象。
除了黑洞之外，天體要么發(fā)出光，要么反射光。光，是天體給人類的最容易接收的信息。長期以來，人們只能觀測肉眼可見的那類光——可見光。
觀測可見光的方式一開始當然是用肉眼。1609年，伽利略用自己制造的天文望遠鏡觀測星空，從此人類進入了天文望遠鏡時代。直到今天，接收可見光的天文望遠鏡依然是天文觀測中的最重要的幾個主力之一。我們熟知的哈勃太空望遠鏡觀測的對象也主要為可見光。
除了可見光望遠鏡之外，天文學家與工程師們還設(shè)計、制造了紫外望遠鏡、紅外望遠鏡、射電望遠鏡、X射線望遠鏡與伽瑪射線望遠鏡，分別觀測天體發(fā)出的紫外線、紅外線、射電輻射、X射線與伽瑪射線，這些輻射與可見光共同構(gòu)成了“電磁波”這個統(tǒng)一概念，換句話說，它們都是某個波段的電磁波。
除了電磁波之外，有些天體還會發(fā)出強烈的宇宙線、中微子、引力波。比如：太陽在不斷發(fā)出大量中微子；太陽上劇烈的爆發(fā)過程會發(fā)出大量宇宙線；有些超新星爆發(fā)會也會發(fā)出大量中微子與宇宙線；黑洞與黑洞并合、中子星與中子星并合以及黑洞與中子星并合都會發(fā)出強烈的引力波。宇宙線、中微子、引力波與電磁波一樣，都攜帶著天體內(nèi)部的重要信息，甚至是原始的重要信息，因此對于這些信息，天文學家自然會說：我全都要。
為了那句“我全都要”，天文學家、物理學家與工程師設(shè)計、制造出宇宙線探測器、中微子探測器與引力波探測器。其中，宇宙線探測器于1912年在5300米高山上首次探測到宇宙線；中微子探測器在1987年首次探測到銀河系外發(fā)射過來的中微子，引力波探測器在2015年首次探測到兩個黑洞并合發(fā)出的引力波。
天文雖然是觀測學科，但也需要大量的理論分析與計算，因此雖然有的天文學家一輩子都沒摸過望遠鏡和其他觀測儀器，卻依然是合格甚至杰出的天文學家，他們是理論天文學家。理論天文學家的主要工具是紙、筆、黑板/白板，個人計算機或超級計算機，別人開發(fā)的程序或自己開發(fā)的程序。對于想成為理論天文學家的人而言，過硬的數(shù)學、物理與編程的能力，是必不可少的技能，也是必修課。
