אסטרופיזיקה: מושא לימוד, היסטוריה, תיאוריות, ענפים - ארטה - 2025

אסטרופיזיקה אחראי שילוב הגישות של פיזיקה וכימיה לנתח ולהסביר את כל הגופים בחלל כמו כוכבים, כוכבי לכת, גלקסיות, וכן הלאה על . זה מופיע כענף אסטרונומיה והוא חלק מהמדעים הקשורים לחקר היקום.

חלק ממושא הלימוד קשור בחיפוש אחר הבנת מקור החיים ביקום ותפקידם או תפקידם של בני האדם בתוכו. לדוגמה, נסו לגלות כיצד סביבות עם תנאים נוחים להתפתחות חיים מתפתחות בתוך מערכת פלנטרית.

אסטרופיזיקה חוקר אובייקטים בחלל מבחינת המבנה וההרכב הכימי והפיזי שלהם. הספקטרום האלקטרומגנטי הוא מקור המידע העיקרי שלך. תמונה מאת WikiImages מבית Pixabay

מושא הלימוד

למטרת המחקר האסטרופיזיקה להסביר את מקורם וטבעם של גופים אסטרונומיים. חלק מהגורמים שהוא מסתכל עליהם הם צפיפות, טמפרטורה, הרכב כימי, וזוהר.

ענף אסטרונומיה זה משתמש בספקטרום האלקטרומגנטי כמקור המידע העיקרי לכל מטרה אסטרונומית ביקום. כוכבי לכת, כוכבים וגלקסיות נחקרים, בין היתר. כיום, בנוסף, הוא מתמקד ביעדים מורכבים יותר או רחוקים יותר כמו חורים שחורים, חומר אפל או אנרגיה כהה.

חלק גדול מהטכנולוגיה המודרנית המיושמת בגישה האסטרופיסית מאפשרת לקבל מידע באמצעות אור. עם חקר הספקטרום האלקטרומגנטי, תחום זה מסוגל ללמוד ולדעת גופים אסטרונומיים גלויים ובלתי נראים לעין האנושית.

היסטוריה של אסטרופיזיקה

הופעתה של האסטרופיזיקה כענף אסטרונומיה מתרחשת במהלך המאה התשע עשרה. ההיסטוריה שלה מלאה בתחליפים הרלוונטיים שבהם הכימיה קשורה קשר הדוק לתצפיות אופטיות. ספקטרוסקופיה היא טכניקת המחקר המכריעה ביותר להתפתחות המדע והיא אחראית על ניתוח האינטראקציה בין אור לחומר.

ספקטרוסקופיה, כמו גם ביסוס הכימיה כמדע, היו אלמנטים שהשפיעו במיוחד על התקדמות האסטרופיזיקה. בשנת 1802 ויליאם הייד וולסטון, כימאי ופיזיקאי ממוצא אנגלי, מגלה כמה עקבות אפלים בספקטרום השמש.

בהמשך מציין הפיזיקאי הגרמני ג'וזף פון פרונהופר בכוחות עצמו כי עקבות אלה של הספקטרום האופטי של השמש חוזרים על עצמם בכוכבים ובכוכבי לכת כמו ונוס. מכאן הסיק שמדובר בנכס מובנה של אור. הניתוח הספקטרלי של האור, שהוכן על ידי פראונהופר, היה אחד מהתבניות שאחריהן יבואו אסטרונומים שונים.

אחד מהשמות הבולטים הוא של האסטרונום וויליאם האגינס. בשנת 1864, באמצעות ספקטרוסקופ שהקים במצפה הכוכב, הוא הצליח לגלות באמצעות מכשיר זה שניתן לקבוע את ההרכב הכימי ולקבל כמה פרמטרים פיזיים של הערפיליות.

לדוגמה, ניתן למצוא את הטמפרטורה והצפיפות. התצפית של האגינס נעשתה בחקר הערפילית NGC6543, הידועה יותר בשם "עין החתול".

האגינס הסתמך על מחקרי Fraunhofer כדי ליישם ניתוח ספקטרלי של אור השמש ולהשתמש בו באותה דרך עבור כוכבים וערפיליות. בנוסף לכל זה, האגינס והפרופסור לכימיה בקינגס קולג 'בלונדון, ויליאם מילר, בילו זמן רב בביצוע מחקרי ספקטרוסקופיה על יסודות יבשתיים כדי לזהות אותם במחקרי הכוכבים.

עד המאה העשרים, איכות התגליות נעצרה על ידי מגבלות מכשירים. זה הניע את בניית צוותים עם שיפורים שאפשרו את ההתקדמות המשמעותית ביותר עד כה.

תיאוריות מצטיינות לחקר האסטרופיזיקה

תיאוריה אינפלציונית של היקום

התיאוריה האינפלציונית הוצבה על ידי הפיזיקאי והקוסמולוג אלן ח גוט בשנת 1981. היא נועדה להסביר את מקורו והתרחבותו של היקום. הרעיון של "אינפלציה" מרמז על קיומה של פרק זמן של התפשטות מעריכית שהתרחשה בעולם במהלך התקופות הראשונות להיווצרותה.

ההצעה האינפלציונית סותרת את תיאוריית המפץ הגדול, אחת המקובלות ביותר כאשר מחפשים הסברים על מקור היקום. בעוד המפץ הגדול מצפה כי התפשטות היקום האטה לאחר הפיצוץ, תיאוריית האינפלציה קובעת את ההיפך. "אינפלציה" מציע התרחבות מואצת ואקספוננציאלית של היקום שתאפשר מרחקים גדולים בין עצמים וחלוקה הומוגנית של החומר.

התיאוריה האלקטרומגנטית של מקסוול

אחת התרומות המעניינות ביותר בתולדות המדעים הגופניים היא "משוואות מקסוול" שבתורתו האלקטרומגנטית.

בשנת 1865 פרסם ג'יימס קלקר מקסוול, המתמחה בפיזיקה מתמטית, תיאוריה דינמית של השדה האלקטרומגנטי בו חשף את המשוואות דרכן הוא חושף את העבודה המשותפת בין חשמל למגנטיות, מערכת יחסים שנחשדה מאז המאה ה -18. .

המשוואות מכסות את החוקים השונים הקשורים לחשמל ומגנטיות, כמו החוק של אמפר, פאראדיי או החוק של לורנץ.

מקסוול זיהה את הקשר בין כוח הכובד, משיכה מגנטית ואור. בעבר, בתוך האסטרופיזיקה הוערכו רק תכונות כמו כוח משיכה או אינרציה. לאחר תרומתו של מקסוול הוצג חקר התופעות האלקטרומגנטיות.

שיטות איסוף מידע

הספקטרומטר

הפיזיקאי גוסטב קירכהוף והכימאי רוברט בונסן, שניהם גרמנים, היו יוצרי הספקטרומטר הראשון. בשנת 1859 הם הדגימו כי כל חומר במצבו הטהור מסוגל להעביר ספקטרום ספציפי.

ספקטרומטרים הם מכשירים אופטיים המאפשרים למדוד אור מחלק ספציפי בספקטרום האלקטרומגנטי ולזהות אחר כך חומרים. המדידה הרגילה נעשית על ידי קביעת עוצמת האור.

הספקטרומטרים הראשונים היו פריזמות בסיסיות עם דרגות. נכון לעכשיו מדובר במכשירים אוטומטיים שניתן לשלוט בהם בצורה ממוחשבת.

פוטומטריה אסטרונומית

בתחום האסטרופיזיקה, יישום הפוטומטריה הוא חשוב, מכיוון שרוב המידע מגיע מאור. האחרון אחראי למדידת עוצמת האור העשויה להגיע מאובייקט אסטרונומי. הוא משתמש בפוטומטר ככלי או שניתן לשלב אותו בטלסקופ. פוטומטריה יכולה לעזור לקבוע, למשל, את גודל האפשרי של אובייקט שמימי.

צילום אסטרופוגרפיה

מדובר על צילום אירועים וחפצים אסטרונומיים, זה כולל גם אזורים בשמיים בלילה. אחת התכונות של צילום אסטרופולוגיה היא היכולת לתרגם אלמנטים מרוחקים לתמונות, למשל, גלקסיות או ערפיליות.

סניפים מיושמים באסטרופיזיקה תצפיתית

תחום זה מתמקד באיסוף נתונים דרך התבוננות באובייקטים שמימיים. הוא משתמש במכשירים אסטרונומיים ולימוד הספקטרום האלקטרומגנטי. חלק גדול מהמידע שמתקבל בכל תת-ענף של אסטרופיזיקה תצפיתית קשור לקרינה אלקטרומגנטית.

אסטרונומיה ברדיו

מטרת המחקר שלו היא אובייקטים שמימיים המסוגלים לפלוט גלי רדיו. זה שם לב לתופעות אסטרונומיות שבדרך כלל נראות או מוסתרות בחלקים אחרים של הספקטרום האלקטרומגנטי.

טלסקופ רדיו משמש לתצפיות ברמה זו, מכשיר שנועד לתפוס פעילויות של גלי רדיו.

אסטרונומיה אינפרא אדום

זהו ענף של אסטרופיזיקה ואסטרונומיה בו נלמדת ומגלה גילוי אינפרא אדום מחפצים שמימיים ביקום. ענף זה רחב למדי מכיוון שכל העצמים מסוגלים לפלוט קרינה אינפרא אדום. מכאן משתמע כי תחום זה מקיף את לימוד כל האובייקטים הקיימים ביקום.

אסטרונומיה אינפרא אדום מסוגלת גם לאתר חפצים קרים שלא יכולים להיתפס על ידי מכשירים אופטיים העובדים עם אור נראה. כוכבים, ענני חלקיקים, ערפיליות ואחרים הם חלק מאובייקטים בחלל הניתנים לתפיסה.

אסטרונומיה אופטית

זוהי שיטת המחקר הוותיקה ביותר, הידועה גם בשם אסטרונומיה של אור גלוי. המכשירים הנפוצים ביותר הם הטלסקופ והספקטרומטרים. מכשיר מסוג זה פועל בטווח האור הנראה. משמעת זו שונה מהענפים הקודמים מכיוון שהיא לא לומדת חפצי אור בלתי נראים.

הרושם של האמן מ קרן גאמה התפרץ
]

אסטרונומיה של קרני גאמה

זה האחראי על חקר התופעות או האובייקטים האסטרונומיים המסוגלים ליצור קרני גאמה. האחרונים הם קרינה בתדירות גבוהה מאוד, גבוהה יותר מקרני הרנטגן, ומקורם הוא אובייקט רדיואקטיבי.

קרני גמא יכולות להיות ממוקמות במערכות אסטרופיזיות אנרגיות מאוד גבוהות כמו חורים שחורים, כוכבי ננסים או שרידי סופרנובה, בין היתר.

מושגים רלוונטיים

הספקטרום האלקטרומגנטי

זהו טווח חלוקת אנרגיה הקשור לגלים אלקטרומגנטיים. ביחס לאובייקט ספציפי הוא מוגדר כקרינה האלקטרומגנטית המסוגלת לפלוט או לקלוט כל חפץ או חומר הן על כדור הארץ והן בחלל. הספקטרום כולל גם אור הנראה לעין האנושית וגם זה שאינו נראה.

אובייקט אסטרונומי

באסטרונומיה, אובייקט אסטרונומי או שמימי נקרא כל ישות, מערכת או הרכב פיזי שנמצא באופן טבעי בתוך החלק הניתן לצפייה ביקום. עצמים אסטרונומיים יכולים להיות כוכבי לכת, כוכבים, ירחים, ערפיליות, מערכות פלנטאריות, גלקסיות, אסטרואידים ואחרים.

קְרִינָה

זה מתייחס לאנרגיה שיכולה להגיע ממקור ולטייל בחלל ואפילו להיות מסוגלת לחדור לחומרים אחרים. כמה סוגים ידועים של קרינה הם גלי רדיו ואור. סוג אחר של קרינה מוכרת הוא "קרינה מייננת" הנוצרת באמצעות מקורות הפולטים חלקיקים או יונים טעונים.

הפניות

1. סוגי ספקטרומים אסטרונומיים. המתקן הלאומי של הטלסקופ באוסטרליה. התאושש מ- atnf.csiro.au
2. אובייקט אסטרונומי. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. התאושש מ- en.wikipedia.org
3. ספקטרומטרים Spectometry.com. התאושש מ- spectometry.com
4. מהי קרינה ?. מומחה להגנת קרינה. החברה לפיזיקת הבריאות. התאושש מ- hps.org
5. פיורדמן (2018). היסטוריה של אסטרופיזיקה - חלק 1. כתב העת הבריזי. התאושש מ- brusselsjournal.com
6. אסטרונומיה לאור הנראה. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. התאושש מ- en.wikipedia.org
7. עורכי אנציקלופדיה בריטניקה (2019). אסטרונומיה של קרני הגמא. אנציקלופדיה בריטניקה, אינק. התאושש מ- britannica.com
8. אסטרונומיה של IR: סקירה כללית. מרכז המדע והנתונים למדעי האסטרופיסיקה והפלנטרית. התאושש מ- ipac.caltech.edu
9. Bachiller R (2009) 1864. האגינס והולדת האסטרופיזיקה. העולם. התאושש מ- elmundo.es
10. אסטרופיזיקה. ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. התאושש מ- en.wikipedia.org
11. אסטרונומיה ברדיו היא: חקר וגילוי. מצפה הכוכבים הלאומי לאסטרונומיה של הרדיו. התאושש מ- public.nrao.edu
12. (2017) מה אומרת תיאוריית האינפלציה על היקום ?. האוניברסיטה הבינלאומית של ולנסיה. התאושש מ- universidadviu.es
13. רווק ר '(2015). 1865. המשוואות של מקסוול הופכות את העולם. דברי הימים של הקוסמוס. העולם. התאושש מ- elmundo.es