Αστροφυσική

Αστροφυσική είναι ο κλάδος της αστρονομίας που ασχολείται με τη φυσική του σύμπαντος, με τις φυσικές ιδιότητες των αστρονομικών αντικειμένων, π.χ. άστρων και γαλαξιών, και με την αλληλεπίδρασή τους. Γενικά η αστροφυσική ερευνά και μελετά το σύνολο των διαφόρων διαδικασιών που εξελίσσονται έξω από την ατμόσφαιρα της Γης, δηλαδή στα ουράνια σώματα και στο διάστημα.

Με τον δορυφόρο wmap (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, σε λειτουργία από το 2001 έως το 2010) έγινε δυνατό να δούμε πώς ήταν το σύμπαν τις πρώτες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, πριν από 13,77 δισεκατομμύρια χρόνια.

Βασικό στοιχείο έρευνας στην αστροφυσική είναι η σπουδή της φυσικής κατάστασης και χημικής σύστασης των ουρανίων σωμάτων. Αυτή συνίσταται κυρίως στη φασματοσκοπική εξέταση των αστέρων, τη φωτομετρική και οφθαλμοσκοπική μελέτη της επιφάνειάς τους ή τη μορφολογική εξέταση των συγκροτημάτων ουρανίων σωμάτων. Η μελέτη της κοσμολογίας αποτελεί θεωρητική αστροφυσική στη μέγιστη δυνατή κλίμακα, για ολόκληρο το σύμπαν.

Ιστορικό

Ο κλάδος αυτός της αστρονομίας δημιουργήθηκε όταν ανακαλύφθηκε το τηλεσκόπιο. Αναπτύχθηκε όμως πολύ περισσότερο στον 20ό αιώνα, με την εισαγωγή της φασματοσκοπίας, με την οποία και μπόρεσε με την ανάλυση του φωτός των αστέρων να γίνει έρευνα τόσο για τη σύστασή τους όσο και για τις κινήσεις τους, των αποστάσεών τους κλπ. Μεγάλη βοήθεια στην έρευνα αυτή προσφέρει και η φωτομετρία, που συμπληρώνει τις γνώσεις μας ακόμη και στην ηλικία των ουρανίων σωμάτων, καθώς και την κατάσταση που βρίσκονται οι επιφάνειές τους. Πολλές αστρονομικές ανακαλύψεις, όμως, έγιναν πολύ καιρό πριν.

Όρια και συγγενή πεδία

Εξαιτίας της ευρύτητας του αντικειμένου, οι αστροφυσικοί επιστήμονες συνήθως εφαρμόζουν πολλά εργαλεία σε πολύ διαφορετικούς κλάδους της φυσικής, όπως για παράδειγμα κλασική μηχανική, ηλεκτρομαγνητισμό, στατιστική μηχανική και θερμοδυναμική, κβαντική μηχανική, τη γενική θεωρία της σχετικότητας, πυρηνική φυσική, ατομική φυσική και σωματιδιακή φυσική. Για τον λόγο αυτό, η αστροφυσική δεν θα πρέπει να θεωρείται η ίδια ως ένας ακόμα κλάδος της φυσικής, αλλά περισσότερο ένας κλάδος της αστρονομίας, μιας ξεχωριστής επιστήμης. Αυτό το «λάθος» γίνεται για πρακτικούς και ιστορικούς κυρίως λόγους (π.χ. στο Πανεπιστήμιο Αθηνών υπάρχει «Τομέας Αστροφυσικής, Αστρονομίας και Μηχανικής» που υπάγεται στο Τμήμα Φυσικής). Σήμερα, το 90% της έρευνας στην Αστρονομία γίνεται στον κλάδο της Αστροφυσικής.

Θεωρητική αστροφυσική

Τα περισσότερα αστροφυσικά φαινόμενα δεν είναι άμεσα παρατηρήσιμα: ενδεικτικώς, οι διαδικασίες που παρέχουν την ενέργεια που ακτινοβολεί ο Ήλιος στο διάστημα λαμβάνουν χώρα στις βαθύτερες περιοχές στο εσωτερικό του Ήλιου, όπου δεν είναι εφικτή καμία παρατήρηση, ή επίσης η Μεγάλη Έκρηξη συνέβη πριν από 13,77 δισεκατομμύρια χρόνια.

Για το λόγο αυτό, η αστροφυσική συχνά καταφεύγει στην υποστήριξη θεωρητικών μοντέλων, δηλαδή εξιδανικευμένων αναπαραστάσεων των υπό μελέτη διαδικασιών, οι συνέπειες των οποίων, ωστόσο, μπορούν να υπολογιστούν με ακρίβεια χάρη στις υπάρχουσες φυσικές θεωρίες. Αυτές οι συνέπειες (που ονομάζονται προβλέψεις), σε σύγκριση με τις παρατηρήσεις, καθιστούν δυνατή την καθιέρωση της ορθότητας (ή του σφάλματος) των ίδιων των θεωρητικών μοντέλων. Αυτά τα μοντέλα επιτρέπουν μερικές φορές αναλυτικούς υπολογισμούς (δηλαδή, με στυλό και χαρτί), αλλά συνηθέστερα χρησιμοποιείται ηλεκτρονικός υπολογιστής, ο οποίος επιτρέπει την πραγματοποίηση υπολογισμών. Κάποιες από αυτές τις πιο σύνθετες προσομοιώσεις, χρησιμοποιούνται ειδικά στην κοσμολογία.

Τα κλασικά προβλήματα της θεωρητικής αστροφυσικής είναι: η αστρική δομή και εξέλιξη (συμπεριλαμβανομένων των φάσεων γέννησης και θανάτου των αστέρων), η δυναμική των αστέρων μέσα στους γαλαξίες, η χημική εξέλιξη των γαλαξιών, οι ιδιότητες του διαστρικού μέσου, ο σχηματισμός γαλαξιών στο σύμπαν και την εξέλιξη της δομής τους σε μεγάλη κλίμακα, οι ιδιότητες ορισμένων αντικειμένων (πάλσαρ, μαύρες τρύπες και ενεργοί γαλαξίες) και οι ιδιότητες των κοσμικών ακτίνων και της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Γενικώς, τα προβλήματα αυτά απαιτούν την εφαρμογή των γήινων φυσικών θεωριών (μεταξύ αυτών και τη γενική θεωρία της σχετικότητας) σε καθεστώτα που δεν είναι αναπαραγώγιμα στα επίγεια εργαστήρια, επειδή είναι ασύλληπτα μεγάλα ή εξαιρετικά θερμά η και τα δύο.

Δείτε επίσης

• Διάγραμμα Χέρτζσπρουνγκ-Ράσελ
• Αστρονομία
• Αστροχημεία
• Αστροβιολογία
• Κοσμολογία
• Κύρια ακολουθία

Βιβλιογραφία

• Παύλος Καστανάς, Προς τ' άστρα: Ένα μαγευτικό ταξίδι στον κόσμο της Αστροφυσικής, εκδ. Κάκτος, Αθήνα 2020.
• Bradley W. Carroll, Dale A. Ostlie: An introduction to modern astrophysics. Pearson Addison-Wesley, San Francisco 2007, ISBN 978-0-8053-0402-2.
• Hale Bradt: Astrophysics processes - the physics of astronomical processes. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2008, ISBN 978-0-521-84656-1.
• Donald H. Perkins: Particle astrophysics. Oxford Univ. Press, Oxford 2008, ISBN 978-0-19-954545-2.
• Mario Livio: Astrophysics of life. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2005, ISBN 0-521-82490-7.
• Christiaan Sterken, John B. Hearnshaw: 100 years of observational astronomy and astrophysics - a collection of papers on the history of observational astrophysics. Univ. of Brussel, Brussel 1999, ISBN 90-805538-3-2.
• Longair, Malcolm S. (2006), The Cosmic Century: A History of Astrophysics and Cosmology, Cambridge: Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-47436-8, https://archive.org/details/cosmiccenturyhis0000long 
• Astrophysics, Scholarpedia Expert articles.
• Arnold Hanslmeier: Einführung in Astronomie und Astrophysik. Spektrum, Akad. Verlag, Berlin 2007, ISBN 978-3-8274-1846-3.
• Albrecht Unsöld, Bodo Baschek: Der neue Kosmos - Einführung in die Astronomie und Astrophysik. Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-42177-7.
• Karl-Heinz Spatschek: Astrophysik - eine Einführung in Theorie und Grundlagen. Teubner, Stuttgart 2003, ISBN 3-519-00452-6.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Astronomy and Astrophysics, a European Journal.
• Astrophysical Journal.
• Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology Αρχειοθετήθηκε 2008-10-21 στο Wayback Machine. from the American Institute of Physics.
• International Journal of Modern Physics D from World Scientific.
• List and directory of peer-reviewed Astronomy / Astrophysics Journals.
• Ned Wright's Cosmology Tutorial, UCLA.