Astrofizika
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.
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 .
- Radio astronomija proučava zračenje urasponu valnih duljina od 0,1 mm do 100 m . Radio valove emitiraju, na primjer: hladni objekti poput međuzvjezdanih oblaka plina i prašine ; CMB , koji je odjek Velikog praska ; Pulsari su prvi put otkriveni u mikrovalnoj pećnici; Udaljene radio galaksije i kvazari . Za radijska promatranja potrebni su vrlo veliki teleskopi . Promatranja se često provode pomoću interferometra i VLBI mreža.
- Infracrvena astronomija proučava zračenje na valnim duljinama između radio emisije i vidljive svjetlosti. Promatranja u ovom području spektra obično se vrše teleskopima sličnim konvencionalnim optičkim teleskopima . Promatrani objekti obično su hladniji od zvijezda : planeti , međuzvjezdana prašina .
- Optička astronomija najstarija je grana astrofizike. Danas su glavni instrumenti teleskopi sa CCD -om kao prijemnikom slike. Često se vrše i opažanja sa spektrografima . Ograničenje opažanja u optičkom rasponu nameće tremor zemljine atmosfere koji ometa promatranje velikim teleskopima. Kako bi se uklonio ovaj učinak i dobila što jasnija slika, koriste se različite metode, poput adaptivne optike , speckle interferometrije , kao i lansiranja teleskopa u svemir izvan atmosfere . U tom rasponu jasno su vidljive zvijezde i planetarne magline , što omogućuje, između ostalog, proučavanje njihovog položaja i kemijske strukture .
- Ultraljubičasta astronomija , astronomija rendgenskih zraka i gama astronomija (astrofizika) proučavaju objekte u kojima se događaju procesi s stvaranjem čestica visoke energije. Takvi objekti uključuju dvostruke pulsare , crne rupe , magnetare i mnoge druge objekte. Za zračenje u ovom dijelu spektra, zemljina je atmosfera neprozirna. Dakle, postoje dvije metode promatranja - promatranje od svemirskih teleskopa ( RXTE , Chandra i CGRO opservatorija) i promatranja Cherenkov učinak u Zemljinu atmosferu ( HESS , MAGIC teleskop ).
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:
- Nastanak i razvoj Sunčevog sustava
- Zvjezdana dinamika i evolucija
- Pojava i evolucija galaksija
- Magnetska hidrodinamika
- Struktura razmjera svemira
- Podrijetlo kozmičkih zraka
- Opća teorija relativnosti
- Fizička kozmologija , uključujući teoriju struna i fiziku astro-čestica .
Književnost
- Filchenkov M.L., Kopylov S.V., Evdokimov V.S. Tečaj opće fizike: dodatna poglavlja.
- Martynov D. Ya. Tečaj opće astrofizike. - M.: Nauka, 1988.- 640 str.
- Longair, Malcolm S. (2006), Kozmičko stoljeće: povijest astrofizike i kozmologije , Cambridge: Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-47436-8 , <https://archive.org/details/cosmiccenturyhis0000long >
Veze
- Astrofizika // Enciklopedijski rječnik Brockhaus i Efron : u 86 svezaka (82 sveska i 4 dodatna). - SPb. , 1890-1907.
- Ivanov V.V. Astrofizika
