Astrofizika

Iz Wikipedije, besplatne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretraživanje
Dva prikaza optičkog spektra : odozgo, "prirodno" (vidljivo u spektroskopu ), odozdo - kao ovisnost intenziteta o valnoj duljini. Prikazan je kombinirani spektar sunčevog zračenja. Označene su apsorpcijske linije Balmerove serije vodika

Astrofizika (od starogrčkog. Ἀστήρ - "sjajna zvijezda" i φυσικά - "priroda") - dio astronomije koji koristi principe fizike i kemije koji proučavaju fizičke procese u astronomskim objektima kao što su zvijezde , galaksije , ekstrasolarni planeti i itd. Fizička svojstva materije na najvećim mjerilima i postanak Svemira proučava kozmologija .

Astrofizika se bavi proučavanjem građe nebeskih tijela. Astrofizika proučava fizička svojstva i (zajedno s kozmokemijom ) kemijski sastav Sunca , planeta, kometa ili zvijezda i maglina . Glavne eksperimentalne metode astrofizike su spektralna analiza , fotografija i fotometrija, zajedno s običnim astronomskim opažanjima. Spektroskopska analiza čini polje koje se obično naziva astrokemija ili kemija nebeskih tijela , budući da se glavne upute koje daje spektroskop odnose na kemijski sastav astronomskih objekata koji se proučavaju. Fotometrijska i fotografska istraživanja ponekad se razlikuju u posebnim područjima astrofotografije i astrofotometrije . Sam naziv astrofizike postoji od 1865. godine, a predložio ga je Zöllner .

U praksi, suvremena astronomska istraživanja često uključuju značajan rad u teorijskoj i promatračkoj fizici. Neka područja proučavanja astrofizike uključuju pokušaje opisivanja svojstava tamne tvari , tamne energije , crnih rupa i drugih astronomskih objekata; utvrditi je li moguće putovanje kroz vrijeme ili ne, postoje li crvotočine i multiverzum ; saznati podrijetlo i budućnost svemira .

Astrospektroskopija

Astrospektroskopija je grana astrofizike koja se sastoji od primjene spektralne analize na proučavanje nebeskih tijela.

Spiralna galaksija M 81
Korona Sunca tijekom pomrčine Sunca 1999. godine
Izvangalaktička astronomija: gravitacijsko leće . Ova slika prikazuje nekoliko objekata plave petlje koji su više slika iste galaksije, pomnožene efektom gravitacijske leće iz jate žutih galaksija u blizini središta fotografije. Leću stvara gravitacijsko polje grozda, koje savija zrake svjetlosti, što rezultira povećanjem i izobličenjem slike udaljenijeg objekta.

Prva istraživanja solarnog spektra poduzeo je jedan od izumitelja spektralne analize, Kirchhoff , 1859. Rezultat tih studija bio je crtež solarnog spektra , na temelju kojeg je bilo moguće odrediti kemijski sastav sunčeve atmosfere s velikom točnošću. Ranije je Kirchhoff samo povremeno iznosio zasebne pretpostavke o mogućnosti analize sunčeve atmosfere pomoću spektroskopa , a posebno o postojanju natrija na Suncu zbog tamne crte natrija D koja se nalazi u njegovom spektru. Takve pretpostavke iznijeli su, na primjer, Foucault u Parizu, Stokes u Cambridgeu. U međuvremenu, nedugo prije toga, Auguste Comte je u svojoj "Pozitivnoj filozofiji" izrazio uvjerenje da nikada neće biti moguće saznati kemijski sastav nebeskih tijela, iako je već 1815. Fraunhofer znao za postojanje tamnih linija u spektru Sunca i o postojanju karakterističnih spektara u nekim pojedinim zvijezdama: Sirius , Capella , Betelgeuse , Procyon , Pollux . Nakon prvih Kirchhoffovih studija, nekoliko astrofizičara s velikim je žarom pristupilo spektralnoj analizi nebeskih tijela, koji su ubrzo predstavili iznimno detaljna proučavanja spektara Sunca i nepokretnih zvijezda. Angstrom je proizveo izuzetno precizan atlas solarnog spektra, Secchi je spektroskopom pregledao veliki broj zvijezda i ustanovio četiri vrste zvjezdanih spektara, Huggins je započeo niz studija o spektrima pojedinih sjajnih zvijezda. Opseg spektroskopa postupno se širio. Huggins je uspio promatrati spektar nekih maglina i na nepobitan način potvrditi pretpostavku o postojanju dvije vrste maglina - zvjezdanih, koje se sastoje od hrpe zvijezda, koje se, uz dovoljnu optičku snagu instrumenta, mogu razgraditi u zvijezde , i plinovite, stvarne magline, u odnosu na koje se može pretpostaviti da se nalaze u fazi stvaranja pojedinih zvijezda postupnim zadebljanjem njihove materije. Od sredine 60-ih godina XIX stoljeća proučavanje površine Sunca pomoću spektroskopa tijekom pomrčina i izvan njih postalo je dio stalnih promatranja koja se trenutno provode u mnogim zvjezdarnicama. Huggins , Lockyer u Engleskoj , Jansen u Francuskoj , Vogel u Njemačkoj , Takini u Italiji , Hasselberg u Rusiji i drugi dali su opsežna istraživanja koja su pojasnila strukturu gornjih slojeva Sunčeve atmosfere (vidi Sunce ). Istodobno, prema Hugginsu, od 1868., spektroskop se također koristio za proučavanje pravilnog kretanja zvijezda u smjeru linije vida mjerenjem pomaka njihovih spektralnih linija, koji se sada također sustavno proizvode u Greenwichu Zvjezdarnica . Dopplerov princip koji je u osnovi ovih mjerenja već je nekoliko puta eksperimentalno testiran mjerenjem pomaka solarnog spektra i poslužio je Lockyeru u svojim mjerenjima da uspostavi svoju hipotezu o složenosti kemijskih elemenata. Spektar kometa, zvijezda padalica, meteorita, koje su proučavali različiti astronomi, a nedavno i posebice Lockyer, astronomu je već dao mnoge vrlo važne činjenice i uvelike je poslužio za pojašnjenje podrijetla i razvoja zvijezda i Sunčevog sustava. Ipak, životni vijek ovog područja znanja još ne dopušta donošenje točnih zaključaka o dugoročnim evolucijskim promjenama kemijskog sastava tvari na razmjerima galaksije, budući da čimbenici utjecaja (promjena generacija zvijezda - izgaranje) termonuklearnog goriva) nisu kvantitativno opisani.

Promatračka astrofizika

Većina podataka u astrofizici dobivena je promatranjem objekata u elektromagnetskim zrakama . Istražuju se izravne slike dobivene na različitimvalnim duljinama i elektromagnetski spektri primljenog zračenja .

Sa Zemlje se mogu promatrati i druge vrste zračenja. Nekoliko zvjezdarnica osnovano je u pokušaju promatranja gravitacijskih valova. Stvorene su opservatorije Neutrino , koje su omogućile izravnim opažanjem da se dokaže prisutnost termonuklearnih reakcija u središtu Sunca. Ovi detektori su također korišteni za proučavanje udaljenih objekata poput supernove SN1987a. Istraživanja visokoenergetskih čestica provode se promatranjem njihovih sudara sa zemljinom atmosferom, stvarajući pljuskove elementarnih čestica.

Opažanja također mogu varirati u trajanju. Većina optičkih opažanja vrši se s ekspozicijama reda u minutama ili satima. Međutim, u nekim projektima, poput Tortora, opažanja se vrše pri brzinama zatvarača manjim od sekunde. Dok u drugima ukupno vrijeme izloženosti može biti tjedni (na primjer, takva je izloženost korištena prilikom promatranja dubokih Hubbleovih polja). Štoviše, opažanja pulsara mogu se vršiti s vremenom izlaganja u milisekundama, a promatranje evolucije nekih objekata može potrajati stotinama godina, uključujući proučavanje povijesnih materijala.

Proučavanje Sunca dobiva zasebno mjesto. Zbog velike udaljenosti do drugih zvijezda, Sunce je jedina zvijezda koja se može detaljno proučiti. Proučavanje Sunca daje osnovu za proučavanje drugih zvijezda.

Teorijska astrofizika

Teorijska astrofizika koristi i analitičke metode i numeričko modeliranje za proučavanje različitih astrofizičkih pojava , izgradnju njihovih modela i teorija . Takvi se modeli, izgrađeni analizom podataka promatranja, mogu testirati usporedbom teorijskih predviđanja i novopribavljenih podataka. Promatranja mogu pomoći i pri odabiru jedne od nekoliko alternativnih teorija.

Nekoliko široko proučavanih teorija astrofizike sada je uključeno u Lambda-CDM ( Veliki prasak , Inflacijski model svemira , Tamna materija, Tamna energija i Temelji fizike).

Objekti istraživanja teorijske astrofizike su, na primjer:

Književnost

Veze