Astrofísica

La astrofísica (del griego antiguo ἀστήρ  - "estrella, luminaria" y φυσικά  - "naturaleza") es una rama de la astronomía que utiliza los principios de la física y la química , que estudia los procesos físicos en objetos astronómicos como estrellas , galaxias , exoplanetas , etc. e. La cosmología estudia las propiedades físicas de la materia en las escalas más grandes y el origen del universo .

La astrofísica es el estudio de la estructura de los cuerpos celestes. La astrofísica se ocupa del estudio de las propiedades físicas y (junto con la cosmoquímica ) la composición química del Sol , los planetas, los cometas o estrellas y las nebulosas . Los principales métodos experimentales de la astrofísica: análisis espectral , fotografía y fotometría , junto con las observaciones astronómicas ordinarias. El análisis espectroscópico es el área que comúnmente se denomina astroquímica o química de los cuerpos celestes , ya que las principales indicaciones que da el espectroscopio se relacionan con la composición química de los objetos astronómicos estudiados . Los estudios fotométricos y fotográficos a veces se señalan como áreas especiales de astrofotografía y astrofotometría . El nombre mismo de astrofísica existe desde 1865 y fue propuesto por Zöllner .

En la práctica, la investigación astronómica moderna a menudo incluye un trabajo significativo en física teórica y observacional. Algunas áreas de estudio de la astrofísica incluyen intentos de describir las propiedades de la materia oscura , la energía oscura , los agujeros negros y otros objetos astronómicos; determinar si el viaje en el tiempo es posible o no, si existen agujeros de gusano y multiversos ; aprender el origen y el futuro del universo .

Astroespectroscopia

La astroespectroscopia es una rama de la astrofísica que consiste en la aplicación del análisis espectral al estudio de los cuerpos celestes.

Los primeros estudios del espectro del Sol fueron realizados por uno de los inventores del análisis espectral, Kirchhoff , en 1859. El resultado de estos estudios fue un dibujo del espectro  solar , a partir del cual fue posible determinar con gran precisión la química composición de la atmósfera solar . Previamente, Kirchhoff solo había expresado ocasionalmente sugerencias aisladas sobre la posibilidad de analizar la atmósfera solar con un espectroscopio y, en particular, sobre la existencia de sodio en el Sol debido a la línea D oscura del sodio que se encuentra en su espectro. Tales suposiciones fueron expresadas, por ejemplo, por Foucault en París, Stokes en Cambridge. Mientras tanto, no mucho antes de esto, Auguste Comte , en su Filosofía positiva, expresaba la convicción de que era imposible conocer jamás la composición química de los cuerpos celestes, aunque ya en 1815 Fraunhofer sabía de  la existencia de líneas oscuras en el espectro del Sol. y la existencia de espectros característicos de algunas estrellas individuales: Sirius , Capella , Betelgeuse , Procyon , Pollux . Después de los primeros estudios de Kirchhoff, varios astrofísicos se dedicaron con gran celo al análisis espectral de los cuerpos celestes, y pronto presentaron estudios extremadamente detallados de los espectros del Sol y las estrellas fijas. Angstrom hizo un atlas extremadamente preciso del espectro solar, Secchi inspeccionó una gran cantidad de estrellas con un espectroscopio y estableció cuatro tipos de espectros estelares, Huggins comenzó una serie de estudios sobre los espectros de estrellas brillantes individuales. El campo de aplicación del espectroscopio se amplió gradualmente. Huggins pudo observar el espectro de algunas nebulosas y confirmó de manera irrefutable la suposición de la existencia de dos tipos de nebulosas: la estelar, formada por cúmulos de estrellas, que, con suficiente potencia óptica del instrumento, pueden descomponerse en estrellas. , y gaseosas, nebulosas reales, respecto de las cuales se puede suponer que se encuentran en fase de formación de estrellas individuales por el engrosamiento paulatino de su materia. Desde mediados de la década de 1960, el estudio de la superficie del Sol por medio de un espectroscopio durante y fuera de los eclipses se ha convertido en parte de las observaciones continuas que actualmente se realizan en muchos observatorios. Huggins , Lockyer en Inglaterra , Jansen en Francia , Vogel en Alemania , Takini en Italia , Hasselberg en Rusia y otros realizaron una extensa investigación que clarificó la estructura de las capas superiores de la atmósfera solar (ver Sol ). Al mismo tiempo, desde 1868, según Huggins, el espectroscopio también se aplicó al estudio de los movimientos propios de las estrellas en la dirección de la línea de visión midiendo los desplazamientos de las líneas de sus espectros, que ahora también se analizan sistemáticamente. producido en el Observatorio de Greenwich . El principio Doppler , que subyace a estas medidas, ya ha sido verificado experimentalmente varias veces mediante medidas de los desplazamientos del espectro solar y sirvió a Lockyer en sus medidas para establecer su hipótesis sobre la complejidad de los elementos químicos. Los espectros de cometas, estrellas fugaces y meteoritos, estudiados por diversos astrónomos, y más recientemente por Lockyer en particular, ya han puesto en manos del astrónomo muchos hechos muy importantes, y han servido en gran medida para dilucidar el origen y desarrollo de la estrellas y el sistema solar. Sin embargo, el tiempo de existencia de este campo de conocimiento aún no permite sacar conclusiones precisas sobre los cambios evolutivos a largo plazo en la composición química de la materia a escala de galaxias, ya que los factores de influencia (cambio de generaciones de estrellas - agotamiento de termonucleares combustible) no se han descrito cuantitativamente.

Astrofísica observacional

La mayor parte de los datos en astrofísica se obtienen observando objetos en rayos electromagnéticos . Se investigan tanto las imágenes directas obtenidas a varias longitudes de onda como los espectros electromagnéticos de la radiación recibida .

Otros tipos de radiación también se pueden observar desde la Tierra. Se han establecido varios observatorios en un intento de observar las ondas gravitacionales. Se crearon observatorios de neutrinos , que permitieron comprobar la presencia de reacciones termonucleares en el centro del Sol mediante observaciones directas. Estos detectores también se han utilizado para estudiar objetos distantes como la supernova SN1987a. Los estudios de partículas de alta energía se realizan a partir de observaciones de sus colisiones con la atmósfera terrestre, generando lluvias de partículas elementales.

Las observaciones también pueden variar en duración. La mayoría de las observaciones ópticas se realizan con exposiciones del orden de minutos u horas. Sin embargo, en algunos proyectos, como Tortora, las observaciones se realizan con un retraso de menos de un segundo. Mientras que en otros, el tiempo total de exposición puede ser de semanas (por ejemplo, dicha exposición se usó al observar campos profundos del Hubble). Además, las observaciones de púlsares se pueden realizar con tiempos de exposición de milisegundos, y las observaciones de la evolución de algunos objetos pueden llevar cientos de años, incluido el estudio de materiales históricos.

El estudio del Sol se le da un lugar aparte. Debido a las grandes distancias a otras estrellas, el Sol es la única estrella que se puede estudiar con gran detalle. El estudio del Sol proporciona la base para el estudio de otras estrellas.

Astrofísica teórica

La astrofísica teórica utiliza tanto métodos analíticos como simulaciones numéricas para estudiar diversos fenómenos astrofísicos , construir sus modelos y teorías . Dichos modelos, construidos a partir del análisis de datos de observación, pueden probarse comparando predicciones teóricas y datos recién obtenidos. Además, las observaciones pueden ayudar a elegir una de varias teorías alternativas.

Algunas teorías de astrofísica ampliamente estudiadas ahora se incluyen en el modelo Lambda-CDM ( Big Bang , modelo inflacionario del Universo , materia oscura, energía oscura y teorías físicas fundamentales).

Son objeto de investigación en astrofísica teórica, por ejemplo:

Literatura

Enlaces

  Ir al elemento de Wikidata  diccionarios y enciclopedias