Astrofysiikka
Astrofysiikka tutkii sitä, miten tähdet, planeetat ja muut maailmankaikkeudessa olevat asiat toimivat ja miten voimme oppia niistä. Astrofyysikot käyttävät fysiikkaa selittääkseen, mitä tähtitieteilijät löytävät ja näkevät.
Astrofysiikka tutkii myös sitä, miten maailmankaikkeus alkoi ja miten se muuttuu ajan myötä. Tätä astrofysiikan osaa kutsutaan kosmologiaksi.
Historia
Pitkään aikaan taivaalla olevat kappaleet näyttivät olevan muuttumattomia palloja, jotka liikkuivat ympyrää. Maassa tapahtui kuitenkin kasvua ja rappeutumista, ja luonnollinen liike oli suoraviivaista. Siksi ihmiset ajattelivat, että taivasalue oli tehty pohjimmiltaan erilaisesta aineesta kuin maapallolla.
1500- ja 1600-luvuilla luonnonfilosofit, kuten Nikolaus Kopernikus, Johannes Kepler, Galilei, Descartes ja Newton, alkoivat väittää, että taivas- ja maa-alueet koostuivat samankaltaisesta materiaalista ja että niitä koskivat samat luonnonlait.
Kun he pystyivät selvittämään, miten planeetat liikkuvat, syntyi astrofysiikan tiede. Sir Isaac Newton tajusi, että samoja mekaniikan sääntöjä, jotka hän oli löytänyt Maan pinnalta, voitiin käyttää myös planeettojen liikkeiden ennustamiseen. Hän sanoi: "Kuten ylhäällä, niin myös alhaalla." Tällä hän tarkoitti sitä, että voimme tutkia, miten asiat toimivat tällä planeetalla, jotta saisimme selville, miten asiat toimivat avaruudessa.
Myöhemmin tiedemiehet havaitsivat, että tähtien valoa tarkastelemalla he pystyivät selvittämään, mistä tähdet olivat koostuneet. Tätä prosessia kutsutaan spektroskopiaksi.
Alkuaineiden, auringon ja tähtien spektrien vertailu 1900-luvun alussa.
Astrofysiikan tyypit
Astrofysiikkaa on kahta päätyyppiä:
- Havaintoastrofysiikka on kuin tähtitiede. Tähtitieteilijöiden tavoin havaintoastrofyysikot käyttävät kaukoputkia tutkiakseen maailmankaikkeutta, mutta havaintoastrofyysikot tutkivat näkemänsä fysiikkaa selittääkseen maailmankaikkeutta.
- Radiotähtitiede
- Optinen tähtitiede
- Infrapuna-astronomia
- Ultravioletti-, röntgen- ja gammasäteilytähtitiede avaruusteleskooppeja käyttäen.
- Teoreettisessa astrofysiikassa käytetään tähtitieteilijöiltä saatuja tietoja, teorioita ja matematiikkaa selittämään maailmankaikkeuden toimintaa. Kosmologia on eräs teoreettisen astrofysiikan laji. Tutkittavia ongelmia ovat mm:
- Aurinkokunnan muodostuminen ja kehitys
- Tähtien muodostuminen ja kehitys
- Galaksien muodostuminen ja kehitys
- maailmankaikkeuden aineen laajamittainen rakenne
- Kosmisten säteiden alkuperä
- Yleinen suhteellisuusteoria
- Maailmankaikkeuden kehitys
- Hydrodynamiikkaa käytetään kaasujen käyttäytymisen matemaattiseen mallintamiseen. Monien kappaleiden ympärillä esiintyvät voimakkaat magneettikentät voivat muuttaa merkittävästi kaasujen käyttäytymistä, mikä vaikuttaa tähtien muodostumisesta kompaktien tähtien ympärillä oleviin kaasuvirtoihin. Tämä tekee MHD:stä tärkeän ja hyödyllisen työkalun.
Muut alat
Supernovan jäänne LMC N 63A kuvattuna röntgen- (sininen), optisella (vihreä) ja radioaallonpituudella (punainen). Röntgensäteily on peräisin supernovan räjähdyksen synnyttämän paineaallon noin kymmeneen miljoonaan celsiusasteeseen kuumentamasta aineesta.
