Астрофизика это наука которая изучает: АСТРОФИЗИКА | это… Что такое АСТРОФИЗИКА?

Астрофизика | это… Что такое Астрофизика?

Астрофи́зика (от др.-греч. ἀστήρ — «звезда, светило» и φυσικά — «природа») — наука на стыке астрономии и физики, изучающая физические процессы в астрономических объектах, таких, как звёзды, галактики и т. д. Физические свойства материи на самых больших масштабах и возникновение Вселенной изучает космология.

Галактика Андромеды в ультрафиолетовых лучах.

Два представления оптического спектра: сверху «естественное» (видимое в спектроскопе), снизу — как зависимость интенсивности от длины волны. Показан комбинированный спектр излучения солнца. Отмечены линии поглощения бальмеровской серии водорода.

Астрофизика — учение о строении небесных тел. Астрофизика является таким образом частью астрономии, занимающаяся изучением физических свойств и химического состава Солнца, планет, комет или звёзд и туманностей. Главные экспериментальные методы астрофизики: спектральный анализ, фотография и фотометрия вместе с обыкновенными астрономическими наблюдениями. Спектроскопический анализ составляет область, которую правильнее было бы назвать астрохимией, химией небесных тел, так как главные указания, даваемые спектроскопом, касаются химического состава изучаемых астрономических объектов. Фотометрические и фотографические исследования выделяются иногда в особые области астрофотографии и астрофотометрии. Астрофизику не следует путать с физической астрономией, каковым именем принято обозначать теорию движения небесных тел, то есть то, что также носит название небесной механики. К Астрофизике относят также исследование строения поверхности небесных тел, Солнца и планет, насколько это возможно из телескопических наблюдений над этими телами. Само название астрофизики существует с 1865 года и предложено Цёлльнером. Астрофизические обсерватории существуют ещё только в очень немногих странах. Из них особенно знамениты Потсдамская обсерватория под управлением Фогеля и Медонская под управлением Жансена. В Пулкове также устроено астрофизическое отделение, во главе которого стоит Гассельберг. В настоящей статье мы изложим историю и главные результаты астроспектроскопии, или того отдела Астрофизики, который состоит из приложения спектрального анализа к изучению небесных тел.

Спиральная галактика M 81

Солнечная корона во время солнечного затмения 1999 года

Внегалактическая астрономия: гравитационное линзирование. Это изображение показывает несколько голубых петлеобразных объектов, которые являются многократными изображениями одной галактики, размноженными из-за эффекта гравитационной линзы от скопления жёлтых галактик возле центра фотографии. Линза создана гравитационным полем скопления, которое искривляет световые лучи, что ведёт к увеличению и искажению изображения более далёкого объекта.

Первые исследования спектра Солнца были предприняты одним из изобретателей спектрального анализа, Кирхгофом, в 1859 г. Результатом этих исследований был рисунок солнечного спектра, из которого можно было определить уже с большой точностью химический состав солнечной атмосферы. Раньше Кирхгофа высказывались только иногда отдельные предположения о возможности анализа солнечной атмосферы посредством спектроскопа и в особенности о существовании на Солнце натрия вследствие найденной в спектре его тёмной линии D натрия. Такие предположения высказывались, напр., Фуко в Париже, Стоксом в Кембридже. Между тем ещё незадолго до этого Огюст Конт высказал в своей «Положительной философии» убеждение в невозможности когда бы то ни было узнать химический состав небесных тел, хотя уже в 1815 г. Фраунгофер знал о существовании тёмных линий в спектре Солнца и о существовании характеристических спектров у некоторых отдельных звёзд Сириуса, Капеллы, Бетельгейзе, Проциона, Поллукса. После первых исследований Кирхгофа спектральным анализом небесных тел занялись с большим усердием несколько астрофизиков, которые вскоре представили чрезвычайно обстоятельные исследования спектров Солнца и неподвижных звёзд. Ангстром (вернее, Онгстром) изготовил чрезвычайно точный атлас солнечного спектра, Секки произвёл обозрение большого числа звёзд посредством спектроскопа и установил четыре типа звёздных спектров, Геггинс начал ряд исследований над спектрами отдельных ярких звёзд. Область применения спектроскопа постепенно расширялась. Геггинсу удалось наблюдать спектр некоторых туманностей и подтвердить уже неопровержимым образом предположение о существовании двух типов туманностей — звёздных, состоящих из куч звёзд, которые при достаточной оптической силе инструмента могут быть разложены на звёзды, и газообразных, действительных туманностей, относительно которых можно предполагать, что они находятся в фазе образования отдельных звёзд путём постепенного сгущения их вещества. С середины 60-х годов изучение поверхности Солнца посредством спектроскопа во время затмений и вне их вошло в состав непрерывных наблюдений, производящихся в настоящее время во многих обсерваториях. Геггинс, Локьер в Англии, Жансен во Франции, Фогель в Германии, Таккини в Италии, Гассельберг в России и др. дали обширные исследования, уяснившие строение верхних слоёв солнечной атмосферы (см. Солнце). В то же время с 1868 года по мысли Геггинса спектроскоп был применён и к исследованию собственных движений звёзд по направлению луча зрения посредством измерения перемещений линий их спектров измерения, которые в настоящее время также производятся систематически в Гринвичской обсерватории. Принцип Доплера, лежащий в основании этих измерений, был уже несколько раз проверен экспериментально, измерениями перемещений солнечного спектра и послужил Локьеру в его измерениях перемещений различных линий спектра Солнца к установлению его гипотезы о сложности химических элементов. Спектры комет, падающих звёзд, метеоритов, исследованные разными астрономами, а в последнее время в особенности Локьером, дали уже много весьма важных фактов в руки астроному, и в значительной степени послужили уяснению происхождения и развития звёзд и солнечной системы. Астрофизика шагает в настоящее время большими шагами вперёд, и следует думать что в ближайшем будущем раскрытые ею факты послужат установлению более полной космогонической теории, чем та, которая передана нам предыдущими поколениями.

Наблюдательная астрофизика

Радиотелескоп РТФ-32
РАО «Зеленчукская»
Северный Кавказ

Основная часть данных в астрофизике получается по наблюдению объектов в электромагнитных лучах. Исследуются как прямые изображения, полученные на различных длинах волн, так и электромагнитные спектры принимаемого излучения.

• Радиоастрономия изучает излучения в диапазоне длин волн от 0.1 мм до 100 м. Радиоволны испускаются, например: такими холодными объектами как межзвёздный газ и пылевые облака; Реликтовым излучением, являющимся отголоском Большого Взрыва; Пульсарами, впервые обнаруженными в микроволновом диапазоне; Далёкими радиогалактиками и квазарами. Для наблюдений в радиодиапазоне требуются телескопы очень больших размеров. Зачастую наблюдения проводятся с использованием интерферометров и сетей РСДБ.
• Инфракрасная астрономия изучает излучение на волнах, находящихся в промежутке между радиоизлучением и видимым светом. Наблюдения в этой области спектра обычно производятся на телескопах, подобных обычным оптическим телескопам. Наблюдаемые объекты обычно холоднее звёзд: планеты, межзвёздная пыль.
• Оптическая астрономия является старейшей областью астрофизики. На сегодняшний день основными инструментами являются телескопы с ПЗС-матрицами в качестве приёмников изображения. Так же часто производятся наблюдения с помощью спектрографов. Ограничение на наблюдения в оптическом диапазоне накладывает дрожание земной атмосферы, мешающее наблюдениям на больших телескопах. Для устранения этого эффекта и получения максимально чёткого изображения используются различные методы, такие как адаптивная оптика, спекл-интерферометрия, а также выведение телескопов в космическое пространство за пределы атмосферы. В этом диапазоне хорошо видны звёзды и планетарные туманности, что позволяет изучать в том числе их расположение и химическое строение.
• Ультрафиолетовая астрономия, рентгеновская астрономия и гамма-астрономия-астрофизика изучают объекты, в которых происходят процессы с образование высокоэнергетических частиц. К таким объектам относятся двойные пульсары, чёрные дыры, магнетары и многие другие объекты. Для излучения в этой части спектра земная атмосфера является непрозрачной. Поэтому существуют два метода наблюдения — наблюдения с космических телескопов (обсерватории RXTE, Chandra и CGRO) и наблюдения черенковского эффекта в земной атмосфере (H.E.S.S., телескоп MAGIC).

Другие типы излучения также могут наблюдаться с Земли. Было создано несколько обсерваторий в попытках наблюдения гравитационных волн. Созданы нейтринные обсерватории, позволившие прямыми наблюдениями доказать наличие термоядерных реакций в центре Солнца. С помощью этих детекторов также изучались удалённые объекты, такие как сверхновая SN1987a. Наблюдения высокоэнергетических частиц производится по наблюдениям их столкновений с земной атмосферой, порождающих ливни элементарных частиц.

Наблюдения также могут различаться по продолжительности. Большинство оптических наблюдений производятся с выдержками порядка минут или часов. Однако, в некоторых проектах, таких как Tortora, производится наблюдения с выдержкой менее секунды. Тогда как в других общее время экспозиции может составлять недели (например, такая выдержка использовалась при наблюдении глубоких хаббловских полей). Более того, наблюдения пульсаров могут производиться с временем экспозиции в миллисекунды, а наблюдения эволюции некоторых объектов могут занимать сотни лет, включая изучение исторических материалов.

Изучению Солнца отводится отдельное место. Из-за огромных расстояний до других звёзд, Солнце является единственной звездой, которая может быть изучена в мельчайших деталях. Изучение Солнца даёт основу для изучения других звёзд.

Теоретическая астрофизика

Теоретическая астрофизика использует как аналитические методы так и численное моделирование для изучения различных астрофизических явлений, построения их моделей и теорий. Подобные модели, построенные из анализа наблюдательных данных, могут быть проверены с помощью сравнения теоретических предсказаний и вновь полученных данных. Также наблюдения могут помочь в выборе одной из нескольких альтернативных теорий.

Объектом исследований теоретической астрофизики являются, например:

• Физика межзвёздной среды
• Эволюция звёзд и их строение.
• Физика чёрных дыр
• Звёздная динамика
• Эволюция галактик
• Крупномасштабная структура Вселенной
• Магнитогидродинамика
• Космология (Модель CDM, тёмное вещество и тёмная энергия, инфляция)

Литература

• В. В. Иванов, Астрофизика — статья, написанная в 2004 г. для Большой российской энциклопедии (где опубликована в несколько сокращенном виде).
• М. Л. Фильченков, С. В. Копылов, В. С. Евдокимов Курс общей физики : дополнительные главы.

Ссылки

• Астрофизика // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Астрофизика. Что изучает эта наука?

Астрофизика – это отрасль космической науки. Она применяет законы физики и химии для того, чтобы объяснить рождение, жизнь и смерть космических объектов. Таких, как звезды, планеты, галактики, туманности и других. Две родственные астрофизике науки – астрономия и космология. Грани между этими науками размыты.

В самом общем смысле особенности этих наук таковы:

• • Астрономия измеряет позиции, светимости, движения и другие характеристики космических объектов;
  • Астрофизика создает физические теории малых и средних структур во Вселенной;
  • Космология делает все это в отношении самых больших структур и Вселенной в целом.

На практике все эти три направления науки образуют сплоченную семью. На вопрос о положении туманности или о том, какой свет она излучает астроном ответит первым. Задайте вопрос, из чего состоит туманность и как она сформировалась, и астрофизик будет рад ответить вам.  Спросите, как данные будут соответствовать формированию Вселенной, и космолог, вероятно, превзойдет их всех. Но будьте осторожны – по любому из этих вопросов двое или трое могут начать говорить одновременно!

Астрофизика и ее цели

Астрофизики стремятся понять Вселенную и наше место в ней. В НАСА так определяют цели астрофизики – «узнать, как работает Вселенная, исследовать то, как она началась и как эволюционировала, и искать жизнь на планетах вокруг других звезд», – говорится на веб-сайте агентства.

НАСА заявляет, что эти цели порождают три общих вопроса:

• Как работает Вселенная?
• Как мы здесь оказались?
• Мы одни?

Все началось с Ньютона

Хотя астрономия – одна из старейших наук, теоретическая астрофизика началась с Исаака Ньютона. До Ньютона астрономы описывали движения небесных тел с использованием сложных математических моделей без физической основы. Ньютон показал, что одна и та же теория может одновременно объяснить и орбиты лун и планет в пространстве, и траекторию пушечного ядра на Земле.  Это добавило к совокупности доказательств потрясающий вывод. Оказалось, что небеса и Земля подчиняются одним и тем же физическим законам.

Полностью отделило модель Ньютона от предыдущих теорий то, что она являлась прогностической и описательной. Основываясь на аберрациях орбиты Урана, астрономы предсказали положение новой планеты, которая впоследствии была обнаружена и получила название Нептун.

Вехи в астрофизике

Единственный способ изучения удаленных объектов – это наблюдение излучения, которое они производят. Поэтому большая часть астрофизики связана с построением теорий, объясняющих механизмы, производящие это излучение.

Астрофизика дает ученым идеи о том, как извлечь из этого максимально полезную информацию. Первые гипотезы о природе звезд возникли в середине XIX века. Это произошло в ходе развития появившейся тогда науки о спектральном анализе. Она производит наблюдение определенных частот света, которые отдельные вещества поглощают и выделяют при нагревании.  Спектральный анализ остается и сейчас весьма существенным для триумвирата космических наук. Он используется как для исследований, так и для тестирования новых теорий.

Ранняя спектроскопия представила первые доказательства того, что звезды содержат вещества, также присутствующие и на Земле. Спектроскопия показала, что некоторые туманности являются полностью газообразными, а некоторые из них содержат звезды. Это позже помогло укрепить идею о том, что некоторые туманности вообще не были туманностями. Это были другие галактики!

Теория большого взрыва

В начале 1920-х годов астроном Сесилия Пейн, используя спектроскопию, обнаружила, что звезды состоят преимущественно из водорода (по крайней мере, до своей старости). Спектры звезд также позволили астрофизикам определить скорость, с которой они двигаются в сторону Земли. Подобно тому, как звук, который излучает автомобиль, отличается по частоте в зависимости от того, двигается ли он к нам или от нас, из-за допплеровского сдвига частоты спектры звезд будут меняться соответственно

В 1930-х годах, объединив допплеровский сдвиг и теорию общей теории относительности Эйнштейна, Эдвин Хаббл получил убедительные доказательства того, что Вселенная расширяется.  Это также было предсказано теорией Эйнштейна и вместе составляет основу теории Большого Взрыва.

Также в середине 19-го века физики лорд Кельвин (Уильям Томсон) и Густав фон Гельмгольц предположили, что гравитационное сжатие может привести к усилению энергетики Солнца. Но в конце концов они поняли, что энергии, произведенной таким образом, хватит только на 100 000 лет. Пятьдесят лет спустя знаменитая формула Энштейна E = mc ² дала астрофизикам ключ к тому, каков истинный источник энергии звезд. Хотя, как оказалось, гравитационное сжатие также играет в этом процессе важную роль.

Когда ядерная физика, квантовая механика и физика частиц возникли в первой половине 20-го века, стало возможным сформулировать теории о том, как ядерный синтез может влиять на жизнь звезды. Эти теории описывают, как звезды формируются, живут и умирают. И успешно объясняют наблюдаемое распределение типов звезд, их спектров, светимостей, возрастов и других особенностей.

Физика звезд

Астрофизика – это физика звезд и других отдаленных тел во Вселенной. Но она также может работать и «близко к дому». Согласно теории Большого Взрыва, первые звезды почти полностью состояли из водорода. Процесс ядерного синтеза, который активировал их, заставил атомы водорода создать более тяжелый элемент – гелий. В 1957 году астрономическая группа Джеффри и Маргарет Бербидж вместе с физиками Уильямом Альфредом Фаулером и Фредом Хойлом показала, как по мере старения звезд они производят все более тяжелые и тяжелые элементы. Эти элементы передаются более поздним поколениям звезд во все большем количестве.

На заключительных этапах жизни старых звезд образуются элементы, обнаруженные на Земле. Такие как железо (32,1%), кислород (30,1%), кремний (15,1%). Одним из этих элементов является углерод. Он вместе с кислородом составляет основную массу всей живой материи, включая нас.

Таким образом, астрофизика говорит, что хотя мы не все являемся звездами, все мы – звездная пыль.

Космические тесты

Проверь свои знания! Интересные тесты находятся здесь!

Заметили ошибку?

Это нужно срочно исправить! Выделите косячный текст и нажмите CTRL + ENTER на клавиатуре. Спасибо за помощь!

АСТРОФИЗИКА • Большая российская энциклопедия

АСТРОФИ́ЗИКА, раз­дел ас­тро­но­мии, изу­чаю­щий не­бес­ные те­ла, их сис­те­мы и про­стран­ст­во ме­ж­ду ни­ми на ос­но­ве ана­ли­за про­ис­хо­дя­щих во Все­лен­ной фи­зич. про­цес­сов и яв­ле­ний. А. изу­ча­ет не­бес­ные объ­ек­ты лю­бых мас­шта­бов, от кос­мич. пы­ли­нок до меж­га­лак­тич. струк­тур и Все­лен­ной в це­лом, все ви­ды по­лей (гра­ви­та­ци­он­ные, маг­нит­ные, элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния) и гео­мет­рич. свой­ст­ва са­мо­го кос­мич. про­стран­ст­ва. Цель ас­т­ро­фи­зич. ис­сле­до­ва­ний – по­ни­ма­ние строе­ния, взаи­мо­дей­ст­вия и эво­лю­ции не­бес­ных тел, их сис­тем и Все­лен­ной как це­ло­го. Диа­па­зон фи­зич. па­ра­мет­ров – плот­но­сти, темп-ры, дав­ле­ния, на­пря­жён­но­сти маг­нит­но­го по­ля и др., с ко­то­ры­ми при­хо­дит­ся иметь де­ло в А., – да­ле­ко пре­вос­хо­дит дос­ти­жи­мый в зем­ных ла­бо­ра­то­ри­ях. По­это­му мн. астро­фи­зич. объ­ек­ты вы­сту­па­ют в ро­ли уни­каль­ной фи­зич. ла­бо­ра­то­рии, пре­до­став­ляю­щей воз­мож­но­сти для изу­че­ния ве­ще­ст­ва и по­лей в экс­тре­маль­ных ус­ло­ви­ях. Это де­ла­ет А. не­отъ­ем­ле­мой частью фи­зи­ки.

По объ­ек­там ис­сле­до­ва­ния в А. вы­деля­ют фи­зи­ку Сол­неч­ной сис­те­мы, ге­лио­фи­зи­ку (фи­зи­ку Солн­ца), фи­зи­ку звёзд и меж­звёзд­ной cреды, га­лак­ти­че­скую (объ­ект ис­сле­до­ва­ния – на­ша Га­лак­ти­ка) и вне­га­лак­ти­че­скую ас­тро­номию (объ­ек­ты за пре­де­ла­ми Га­лак­ти­ки), кос­мо­ло­гию (изу­че­ние Все­лен­ной как це­ло­го). По­дав­ляю­щую часть ин­фор­ма­ции в А. по­лу­ча­ют пу­тём ре­ги­ст­рации и ана­ли­за элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния не­бес­ных тел. В за­ви­си­мо­сти от то­го, в ка­ком спек­траль­ном диа­па­зо­не ве­дут­ся на­блю­де­ния, раз­ли­ча­ют оп­ти­че­скую на­блю­да­тель­ную А. (сло­жив­шую­ся ещё в 19 в.), ра­дио­ас­тро­но­мию (став­шую са­мо­стоя­тель­ным раз­де­лом А. в сер. 20 в.), ульт­ра­фио­ле­то­вую и рент­ге­нов­скую ас­тро­но­мию (по­лу­чив­шую ши­ро­кое раз­ви­тие с 1970-х гг. ), ин­фра­крас­ную, суб­мил­ли­мет­ро­вую и гам­ма-ас­тро­но­мию. Не­сколь­ко особ­ня­ком сто­ит А. кос­мич. лу­чей (офор­мив­шая­ся в 1960-х гг.), ней­трин­ная А. (за­ро­див­шая­ся в 1970-х гг.) и де­лаю­щая пер­вые ша­ги гра­ви­та­ци­он­но-вол­но­вая ас­тро­но­мия. По методам ис­сле­дования в А. выделяют астро­по­ля­ри­мет­рию, астроспектроскопию и астро­фо­томет­рию­. В 20 в. А. за­ня­ла в ас­тро­но­мии до­ми­ни­рую­щее по­ло­же­ние. Стре­ми­тель­ное раз­ви­тие А. с нач. 20 в. бы­ло обу­слов­ле­но, с од­ной сто­ро­ны, об­щим тех­нич. про­грес­сом, при­вед­шим к ра­ди­каль­ным из­ме­не­ни­ям в тех­ни­ке ас­т­ро­фи­зич. на­блю­де­ний, с др. сто­ро­ны, раз­ви­ти­ем фи­зи­ки. Осо­бен­но важ­ное влия­ние на А. ока­за­ло по­яв­ле­ние кван­то­вой ме­ха­ни­ки (1920-е гг.) и ядер­ной фи­зи­ки (1930–1950-е гг.). По­сте­пен­но воз­рас­та­ла и к нач. 21 в. ста­ла важ­ней­шей в А. роль об­щей тео­рии от­но­си­тель­но­сти. (Об ис­то­рии раз­ви­тия А. см. в ст. Ас­тро­но­мия.)

Солнечная система

Бoльшая часть фи­зич. ин­фор­ма­ции о Сол­неч­ной сис­те­ме по­лу­че­на в хо­де кос­мич. ис­сле­до­ва­ний. Бы­ли по­лу­че­ны круп­но­мас­штаб­ные изо­бра­же­ния и вы­пол­не­но кар­ти­ро­ва­ние по­верх­но­стей Лу­ны, пла­нет зем­ной груп­пы, спут­ни­ков пла­нет и ря­да ас­те­ро­и­дов. Про­яс­ни­лась от­но­си­тель­ная роль эн­до­ген­ных (вул­ка­низм, тек­то­нич. пе­ре­ме­ще­ния) и эк­зо­ген­ных (ме­тео­рит­ная бом­бар­ди­ров­ка) фак­то­ров и про­цес­сов эро­зии в фор­ми­ро­ва­нии их рель­е­фа. От­крыт ак­тив­ный вул­ка­низм на спут­ни­ке Юпи­те­ра Ио и вы­яс­нен его ме­ха­низм (дис­си­па­ция энер­гии при­лив­ных де­фор­ма­ций). Для Лу­ны, Мар­са и ас­те­рои­да Эрос пря­мы­ми из­ме­ре­ни­ями най­ден хи­мич. и ми­не­ра­ло­гич. со­став их по­кро­ва. Ус­та­нов­лен воз­раст дос­тав­лен­ных на Зем­лю лун­ных по­род (до 4,5 млрд. лет). Де­таль­но оп­ре­де­лён хи­мич. со­став, изу­че­но строе­ние, об­щая цир­ку­ля­ция и ди­на­ми­ка ат­мо­сфер пла­нет. При этом про­во­ди­лись пря­мые из­ме­ре­ния в ат­мо­сфе­рах Ве­не­ры и Юпи­те­ра со спус­кае­мых ап­па­ра­тов, на Мар­се из­ме­ре­ния не­од­но­крат­но ве­лись с его по­верх­но­сти. Воз­ник­ло но­вое на­уч. на­прав­ле­ние – кли­ма­то­ло­гия пла­нет. На Мар­се об­на­ру­же­ны боль­шие ко­ли­че­ст­ва во­дя­но­го льда. Име­ются убе­ди­тель­ные ука­за­ния на при­сут­ст­вие на пла­не­те в про­шлом зна­чит. ко­ли­честв жид­кой во­ды. С кос­мич. ап­па­ра­тов из­ме­ре­ны маг­нит­ные по­ля пла­нет и изу­че­на их струк­ту­ра. Строе­ние маг­ни­то­сфер пла­нет с маг­нит­ным по­лем (Мер­ку­рий, Зем­ля, пла­не­ты-ги­ган­ты) ока­за­лось слож­ным, осо­бен­но у Юпи­те­ра. У Зем­ли и пла­нет-ги­ган­тов от­кры­ты ра­ди­ац. поя­са, са­мые мощ­ные – у Юпи­те­ра. Зна­чи­тель­но уточ­не­ны пред­став­ле­ния о внутр. строе­нии пла­нет. Од­ной из клю­че­вых про­блем фи­зики Сол­неч­ной сис­те­мы ос­та­ёт­ся про­бле­ма её про­ис­хо­ж­де­ния. Об­ще­при­ня­тая точ­ка зре­ния со­сто­ит в том, что пла­не­ты сфор­ми­ро­ва­лись ок. 5 млрд. лет на­зад, вско­ре по­сле ро­ж­де­ния Солн­ца, из ок­ру­жав­ше­го его га­зо­во-пы­ле­во­го дис­ка.

Физика Солнца

Спе­ци­фи­ка ис­сле­до­ва­ний Солн­ца оп­ре­де­ля­ет­ся его бли­зо­стью к нам. От­сю­да – боль­шие по­то­ки из­лу­чения и воз­мож­ность на­блю­де­ния яв­ле­ний, раз­ви­ваю­щих­ся на Солн­це на ма­лых про­странств. мас­шта­бах, вплоть до 100 км. Кро­ме то­го, пря­мо­му ис­сле­до­ва­нию дос­туп­но ве­ще­ст­во сол­неч­но­го вет­ра и час­ти­цы сол­неч­ных кос­мич. лу­чей. Боль­шин­ст­во ге­лио­фи­зич. ис­сле­до­ва­ний име­ет при­клад­ное зна­че­ние из-за пря­мо­го воз­дей­ст­вия со­бы­тий на Солн­це на био­сфе­ру Зем­ли, в т. ч. на здо­ро­вье лю­дей и их тех­но­ло­гич. дея­тель­ность (ра­дио­связь, кос­мо­нав­ти­ка и др.).

То, что мы ви­дим как «по­верх­ность» Солн­ца, – т. н. фо­то­сфе­ра, – это слои сол­неч­ной ат­мо­сфе­ры с темп-рой 5000–6000 К. По ин­тен­сив­но­стям ли­ний по­гло­ще­ния в спек­тре Солн­ца де­таль­но изу­чен хи­мич. со­став фо­то­сфе­ры, а по до­п­ле­ров­ским сме­ще­ни­ям ли­ний – дви­же­ние га­за в ней. В фо­то­сфе­ре на­блю­да­ют­ся разл. струк­тур­ные об­ра­зо­ва­ния, в т. ч. сол­неч­ные пят­на. В на­руж­ных сло­ях сол­неч­ной ат­мо­сфе­ры – хро­мо­сфе­ре и осо­бен­но в ко­ро­не – оп­ре­де­ляю­щую роль иг­ра­ет маг­нит­ное по­ле, управ­ляю­щее дви­же­ни­ем сол­неч­ной плаз­мы. Эти слои сол­неч­ной ат­мо­сфе­ры край­не не­од­но­род­ны и ди­на­мич­ны, в них име­ют­ся разл. об­ра­зо­ва­ния (про­ту­бе­ран­цы, маг­нит­ные пет­ли, ко­ро­наль­ные ды­ры и др.), ме­няю­щие­ся день ото дня, ино­гда про­ис­хо­дят взры­вы, со­про­во­ж­даю­щие­ся пе­ре­строй­кой маг­нит­но­го по­ля (хро­мо­сфер­ные вспыш­ки, эруп­тив­ные про­ту­бе­ран­цы). Мо­ни­то­ринг солнечной активности, т. н. служ­ба Солн­ца, за­ро­ди­лся ещё в 19 в. В сер. 20 в. к оптич. на­блю­де­ни­ям до­ба­ви­лись сис­те­ма­тич. из­ме­ре­ния ра­дио­из­лу­че­ния Солн­ца, а за­тем и его ульт­ра­фио­ле­то­во­го и рент­генов­ско­го из­лу­че­ния с бор­та кос­мических ап­па­ра­тов.

С 1970-х гг. на­ча­ты из­ме­ре­ния по­то­ка ней­три­но, при­хо­дя­щих не­по­сред­ст­вен­но из недр Солн­ца и ро­ж­даю­щих­ся при иду­щих там тер­мо­ядер­ных ре­ак­ци­ях. В 2003 на­дёж­но ус­та­нов­ле­но, что пол­ный по­ток сол­неч­ных ней­три­но со­гла­су­ет­ся с пред­ска­зан­ным тео­ре­ти­че­ски по мо­де­ли строе­ния Солн­ца. Од­новре­мен­но эти из­ме­ре­ния по­зво­ли­ли до­ка­зать, что мас­са по­коя ней­три­но от­лич­на от ну­ля – факт, важ­ный для физи­ки эле­мен­тар­ных час­тиц. Ней­трин­ные экс­пе­ри­мен­ты до­ка­за­ли пра­виль­ность осн. пред­став­ле­ний о ядер­ных ре­ак­ци­ях как ис­точ­ни­ке энер­гии Солн­ца (и звёзд) и, бо­лее то­го, по­зво­ли­ли из­ме­рить темп-ру в цен­тре Солн­ца с по­греш­но­стью в неск. про­цен­тов. Ис­сле­до­ва­ния ко­ле­ба­ний и волн, рас­про­стра­няю­щих­ся по «по­верх­но­сти» Солн­ца (ге­лио­сейс­мо­ло­гия), по­зво­ли­ли из­ме­рить осн. фи­зич. ха­рак­те­ри­сти­ки недр Солн­ца и пол­но­стью под­твер­ди­ли те­о­ре­тич. мо­дель.

Физика звёзд

Физика звёзд – один из важ­ней­ших раз­де­лов А. Она раз­ви­ва­лась в двух на­прав­ле­ни­ях – изу­че­ние строе­ния на­руж­ных сло­ёв звез­ды, из ко­то­рых из­лу­че­ние вы­хо­дит не­по­сред­ст­вен­но (звёзд­ные ат­мо­сфе­ры), и ис­сле­до­вание звёзд­ных недр и про­ис­хо­дя­щих там про­цес­сов, оп­ре­де­ля­ющих строе­ние и эво­лю­цию звез­ды как це­ло­го. Изу­че­ние звёзд­ных ат­мо­сфер – это фак­ти­че­ски ин­тер­пре­та­ция звёзд­ных спек­тров. В 1-й пол. 20 в. сло­жи­лась эм­пи­рич. дву­мер­ная клас­си­фи­ка­ция звёзд­ных спек­тров. Соз­да­ние по­сле­до­ват. тео­рии звёзд­ных спек­тров ста­ло воз­мож­ным лишь с раз­ви­ти­ем кван­то­вой ме­ха­ни­ки, по­зво­лив­шей по­нять фи­зи­ку эле­мен­тар­ных про­цес­сов взаи­мо­дей­ст­вия из­лу­че­ния и ве­ще­ст­ва. Один из важ­ней­ших фак­тов, ус­та­нов­лен­ных при изу­че­нии звёзд­ных спек­т­ров, – сход­ст­во хи­мич. со­ста­ва ат­мо­сфер боль­шин­ст­ва нор­маль­ных звёзд дис­ка Га­лак­ти­ки с хи­мич. со­ста­вом ат­мо­сфе­ры Солн­ца [во­до­род ок. 70% по мас­се, ге­лий 27%, все ос­таль­ные эле­мен­ты, вме­сте взя­тые (т. н. тя­жё­лые), не бо­лее 3%]. У звёзд сфе­ри­чес­кой со­став­ляю­щей на­шей Га­лак­ти­ки со­дер­жа­ние тя­жё­лых эле­мен­тов в де­сят­ки и сот­ни раз ни­же сол­неч­но­го. Этот факт, об­на­ру­жен­ный в 1940–50-х гг., на­шёл объ­яс­не­ние в соз­дан­ной в 1950–60-х гг. тео­рии про­ис­хо­ж­де­ния хи­мич. {56}Fe}$. Кон­крет­ные це­поч­ки ре­ак­ций ядер­но­го го­ре­ния во­до­ро­да, обес­пе­чи­ваю­щих энер­го­вы­де­ле­ние в звёз­дах и на Солн­це на про­тя­же­нии боль­шей час­ти их жиз­ни, бы­ли указаны в кон. 1930-х гг. (Х. Бе­те, К. Вайц­зек­кер). Ана­лиз по­ка­зал, что звёз­ды с мас­са­ми боль­ше $≈$100 масс Солн­ца бы­ли бы не­ус­той­чи­вы, по­это­му их в при­ро­де нет. Те­ла с мас­са­ми от $≈$0,1 до $≈$0,01 мас­сы Солн­ца пред­став­ля­ют со­бой объ­ек­ты, про­ме­жу­точ­ные ме­ж­ду звёз­да­ми и пла­не­та­ми, – т. н. суб­звёз­ды или бу­рые кар­ли­ки (об­на­ру­же­ны в 1990-х гг.). Темп-ры в них не­дос­та­точ­ны для син­теза ге­лия, од­на­ко в их не­драх про­исходит вы­го­ра­ние тя­жё­ло­го изо­то­па во­до­ро­да – дей­те­рия, а так­же ли­тия. Ес­ли же мас­са мень­ше $≈$0,01 мас­сы Солн­ца (точ­нее, ${⩽}$13 масс Юпи­те­ра), то тер­мо­ядер­ные ре­ак­ции не идут сов­сем – это уже пла­не­та.

Ко­неч­ным про­дуктом эво­лю­ции звёзд с на­чаль­ны­ми мас­са­ми ${⩽}$8 масс Солн­ца являются компактные бе­лые кар­ли­ки (размером с земной шар). Мас­сив­ные звёз­ды про­хо­дят все эта­пы ядер­но­го го­ре­ния вплоть до об­ра­зо­ва­ния же­ле­за, по­сле че­го их ме­ха­нич. рав­но­ве­сие на­ру­ша­ет­ся, про­ис­хо­дит гран­ди­оз­ный взрыв, на­блю­дае­мый как вспыш­ка сверх­но­вой звез­ды. При вспыш­ках сверх­но­вых рож­да­ют­ся ней­трон­ные звёз­ды (ра­ди­усом ок. 10 км), на воз­мож­ность су­ще­ст­во­ва­ния ко­то­рых ука­зал Л. Д. Лан­дау в 1932. Они бы­ли об­на­ру­же­ны во 2-й пол. 1960-х гг. (Дж. Белл, Э. Хью­иш) в ви­де пуль­са­ров – то­чеч­ных ис­точ­ни­ков ра­дио­из­лу­че­ния пе­рио­ди­че­ски ме­няю­щей­ся ин­тен­сив­но­сти. Са­мые мас­сив­ные звёз­ды, вспы­хи­вая в кон­це жиз­ни как сверх­но­вые, по-ви­ди­мо­му, ро­жда­ют чёрные ды­ры­ – объек­ты, не на­хо­дя­щи­еся в рав­но­ве­сии и про­дол­жа­ющие не­ог­ра­нич. сжа­тие. К нач. 21 в. в Га­лак­ти­ке об­на­ру­же­но ок. 20 объек­тов, яв­ля­ющих­ся, су­дя по мн. при­зна­кам, чёр­ны­ми ды­ра­ми звёзд­ных масс. Выб­рос ве­щест­ва при вспыш­ках сверх­но­вых при­во­дит к обо­га­ще­нию меж­звёзд­ной сре­ды тя­жё­лы­ми эле­мен­та­ми и тем са­мым по­сте­пен­но ме­ня­ет хи­мич. со­став стро­и­тель­но­го ма­те­ри­а­ла для по­сле­ду­ющих по­ко­ле­ний звёзд.

Соз­да­ние по­сле­до­ва­тель­ной тео­рии строе­ния и эво­лю­ции звёзд – од­но из круп­ных дос­ти­же­ний ес­те­ст­во­зна­ния 20 в. В ас­тро­но­мии тео­рия звёзд­ной эво­лю­ции сыг­ра­ла роль, со­пос­та­ви­мую с ро­лью дар­ви­нов­ской тео­рии эво­лю­ции в био­ло­гии.

Физика межзвёздной cреды

Меж­звёзд­ная сре­да со­сто­ит из нескольких осн. ком­по­нентов – га­за, пы­ли (ок. 1% от мас­сы га­за), ча­стиц вы­со­кой энер­гии – кос­ми­чес­ких лу­чей, маг­нит­ных по­лей и элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния. В оп­тич. диа­па­зо­не меж­звёзд­ное ве­ще­ст­во про­яв­ля­ет­ся в ви­де га­зо­вых и пы­ле­вых ту­ман­но­стей. Кос­мич. пыль вы­зы­ва­ет так­же меж­звёзд­ное по­гло­ще­ние. Тео­рия све­че­ния га­зо­вых ту­ман­но­стей под дей­ст­ви­ем ульт­ра­фио­ле­то­во­го из­лу­че­ния по­гру­жён­ных в них го­ря­чих звёзд ста­ла ос­но­вой оп­ре­де­ле­ния темп-р, плот­ностей и хи­мич. со­ста­ва ту­ман­но­стей. Ко­лос­саль­ный про­гресс в ис­сле­до­ва­нии меж­звёзд­ной сре­ды вы­зва­ло раз­ви­тие ра­дио­ас­тро­но­мии. Из­лу­че­ние ней­траль­но­го во­до­ро­да в ли­нии с дли­ной вол­ны 21 см (от­кры­то в 1950-х гг.) да­ло воз­мож­ность изу­чить рас­пре­де­ле­ние и дви­же­ние ней­траль­но­го во­до­ро­да в на­шей, а за­тем и в др. га­лак­ти­ках. Ра­дио­спек­тро­ско­пия меж­звёзд­ной сре­ды по­зво­ли­ла от­крыть при­сут­ст­вие в ней бо­лее сот­ни ви­дов мо­ле­кул, в т. ч. мно­го­атом­ных. Бы­ли об­на­ру­же­ны мощ­ные при­род­ные ма­зе­ры, ра­бо­таю­щие на мо­ле­ку­лах $\ce{OH, h3O}$ и др. Вне­ат­мо­сфер­ные ис­сле­до­ва­ния в ульт­ра­фио­ле­то­вом диа­па­зо­не при­ве­ли в 1970-х гг. к от­кры­тию в Га­лак­тике неск. ты­сяч ги­гант­ских об­ла­ков мо­ле­ку­ляр­но­го во­до­ро­да с мас­са­ми по­ряд­ка мил­лио­на масс Солн­ца. Рент­ге­нов­ские на­блю­де­ния да­ли ин­фор­ма­цию о наи­бо­лее го­ря­чей ком­по­нен­те меж­звёзд­ной сре­ды и по­зво­ли­ли (на­ря­ду с на­блю­де­ния­ми в ра­дио­диа­па­зо­не) де­таль­но ис­сле­до­вать боль­шое чис­ло ос­тат­ков вспы­шек сверх­но­вых звёзд. Од­ним из центр. во­про­сов фи­зи­ки меж­звёзд­ной сре­ды к кон. 20 в. ста­ло изу­че­ние иду­щих в ней про­цес­сов ро­ж­де­ния звёзд. Ус­та­нов­ле­но, что звез­до­об­ра­зо­ва­ние про­ис­хо­дит в ги­гант­ских мас­сив­ных га­зо­во-пы­ле­вых ком­плек­сах вслед­ст­вие воз­ник­но­ве­ния в них гра­ви­тац. не­ус­той­чиво­сти (кри­те­рий ко­то­рой най­ден Дж. Х. Джин­сом ещё в 1902). Ис­сле­до­ва­ние про­цес­са звез­до­об­ра­зо­ва­ния в на­шей и др. га­лак­ти­ках – ак­тив­но раз­ви­ваю­щая­ся об­ласть ас­т­ро­фи­зи­ки.

Физика Галактики

Пред­став­ле­ние о на­шей Га­лак­ти­ке как о ти­пич­ной спи­раль­ной га­лак­ти­ке сло­жи­лось по­сте­пен­но на­чи­ная с 1920-х гг., ко­гда впер­вые бы­ло уста­нов­ле­но (Х. Ше­п­ли), что Солн­це на­хо­дит­ся да­ле­ко от цен­тра на­шей звёзд­ной сис­те­мы. По совр. дан­ным, рас­стоя­ние от Солн­ца до цен­тра Га­лак­ти­ки – 8 кпк, или 27 тыс. све­то­вых лет, пе­риод его об­ра­ще­ния (га­лак­тич. год) – ок. 230 млн. лет. Бóльшая часть не­по­сред­ст­вен­но на­блю­дае­мо­го (све­тя­ще­го­ся) ве­ще­ст­ва в Га­лак­ти­ке со­сре­до­то­че­на в звёз­дах, чис­ло ко­то­рых по­ряд­ка 10¹¹. Мас­са меж­звёзд­ной сре­ды со­став­ля­ет ок. 10% от сум­мар­ной мас­сы звёзд. В Га­лак­ти­ке вы­де­ля­ют три со­став­ляю­щие – диск (звёзд­ное на­се­ле­ние I плюс тон­кий га­зо­во-пы­ле­вой слой меж­звёзд­но­го ве­ще­ст­ва), сфе­ри­чес­кая со­став­ляю­щая (звёзд­ное на­се­ле­ние II) и тём­ное га­ло (те­ла и/или час­ти­цы не­из­вест­ной при­ро­ды, при­сут­ст­вие ко­то­рых вы­яв­ля­ет­ся толь­ко по их гра­ви­та­ции). В дис­ке Га­лак­ти­ки ро­ж­де­ние звёзд про­дол­жа­ет­ся и в на­ше вре­мя (темп звез­до­об­ра­зо­ва­ния ок. 1 мас­сы Солн­ца в год). Ро­див­шие­ся в га­зо­во-пы­ле­вых ком­плек­сах звёз­ды об­ра­зу­ют рас­се­ян­ные звёзд­ные ско­п­ле­ния и звёзд­ные ас­со­циа­ции. К сфе­ри­чес­кой со­став­ляю­щей Га­лак­ти­ки от­но­сит­ся так­же ок. 150 ша­ро­вых звёзд­ных ско­п­ле­ний. Изу­че­ние звёзд­ных ско­п­ле­ний в 1930–50-х гг. да­ло проч­ную на­блю­да­тель­ную ос­но­ву и од­но­вре­мен­но ста­ло тес­том тео­рии эво­лю­ции звёзд. В га­ло Га­лак­ти­ки, су­ще­ство­ва­ние ко­то­ро­го бы­ло ус­та­нов­ле­но в кон. 20 в., со­сре­до­то­че­на бó льшая часть мас­сы Га­лак­ти­ки. Что пред­став­ля­ет со­бой ве­ще­ст­во га­ло – не­из­вест­но. Оно не све­тит­ся ни в ка­ком диа­па­зо­не и по­то­му по­лу­чи­ло на­зва­ние тём­ной ма­те­рии. Вы­яс­не­ние её при­ро­ды – од­на из важ­ных не­ре­шён­ных за­дач А. В са­мом цен­тре Га­лак­ти­ки на­хо­дит­ся мас­сив­ное (ок. 3·10⁶ масс Солн­ца) ком­пакт­ное те­ло, по об­ще­при­ня­той точ­ке зре­ния, – чёр­ная ды­ра.

Физика внегалактических объектов

Га­лак­ти­ки трёх осн. мор­фо­ло­гич. ти­пов – эл­лип­ти­че­ские, спи­раль­ные и не­пра­виль­ные – силь­но от­ли­ча­ют­ся по содер­жа­нию в них меж­звёзд­но­го га­за (мень­ше все­го его в эл­лип­ти­че­ских, боль­ше все­го в не­пра­виль­ных га­лак­ти­ках) и по ин­тен­сив­но­сти про­цес­са звез­до­обра­зо­ва­ния в них. В эво­лю­ции га­лак­тик важ­ную роль иг­ра­ет их взаи­мо­дей­ст­вия, столк­но­ве­ния и да­же слия­ния (см. Взаи­мо­дей­ству­ющие га­лак­ти­ки). Изу­че­ние мор­фо­ло­гии га­лак­тик в со­пос­тав­ле­нии с со­ста­вом их звёзд­но­го на­се­ле­ния – од­на из ак­тив­но раз­ви­ваю­щих­ся об­лас­тей вне­га­лак­тич. ис­сле­до­ва­ний. Важ­ное от­кры­тие сде­ла­но при изу­че­нии вра­ще­ния спи­раль­ных га­лак­тик по эф­фек­ту До­п­ле­ра (как в оп­тич. диа­па­зо­не, так и по ра­дио­ли­нии ней­траль­но­го во­до­ро­да с дли­ной вол­ны 21 см). Ока­за­лось, что в га­лак­ти­ках сум­мар­ная мас­са звёзд со­став­ля­ет все­го неск. де­сят­ков про­цен­тов от их пол­ных масс, ос­таль­ное – это тём­ная ма­те­рия, об­ра­зую­щая во­круг ви­ди­мо­го те­ла га­лак­ти­ки об­шир­ное га­ло, зна­чи­тель­но пре­вы­шаю­щее раз­ме­ры звёзд­но­го дис­ка. Су­ще­ст­во­ва­ние тём­ной ма­те­рии пред­по­ла­га­лось дав­но (по из­ме­ре­ниям ско­ро­стей дви­же­ний га­лак­тик в ско­п­ле­ни­ях) и в кон. 20 в. под­твер­жде­но ещё неск. ме­то­да­ми, в ча­ст­но­сти на­блю­де­ния­ми гра­ви­тац. лин­зи­ро­ва­ния из­лу­че­ния да­лё­ких га­лак­тик и ква­за­ров.

Дав­няя за­да­ча ис­сле­до­ва­ния га­лак­тик – объ­яс­не­ние при­ро­ды спи­раль­ных вет­вей. Счи­та­ет­ся, что они пред­став­ля­ют со­бой вол­ны плот­но­сти, пе­ре­ме­ща­ющие­ся по вра­щаю­ще­му­ся звёзд­но­му дис­ку га­лак­ти­ки. В них идёт ак­тив­ный про­цесс звез­до­об­ра­зо­ва­ния. Од­на из ак­ту­аль­ных про­блем А. – изу­че­ние про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих в яд­рах га­лак­тик. В яд­рах эл­лип­тич. и спи­раль­ных га­лактик на­хо­дят­ся сверх­мас­сив­ные (10⁶– 3·10⁹ масс Солн­ца) ком­пакт­ные объ­ек­ты, по всем при­зна­кам – чёр­ные ды­ры. В не­по­средств. бли­зо­сти от них на­блю­да­ют­ся газ и звёз­ды, дви­жу­щие­ся со ско­ро­стя­ми до ты­сяч ки­ло­мет­ров в се­кун­ду. При за­хва­те га­за и звёзд чёр­ны­ми ды­ра­ми про­ис­хо­дит вы­де­ле­ние ко­лос­саль­ной гра­ви­тац. энер­гии, пе­ре­ра­ба­ты­ваю­щей­ся в из­лу­че­ние всех спек­траль­ных диа­па­зо­нов – от ра­дио- до рент­генов­ско­го. Ес­ли све­ти­мость ак­тив­но­го яд­ра га­лак­ти­ки пре­вы­ша­ет све­ти­мость це­лой га­лак­ти­ки на 2–3 по­ряд­ка, то объ­ект на­зы­ва­ют ква­за­ром, при мень­шем энер­го­вы­де­ле­нии го­во­рят про­сто об ак­тив­ной га­лак­ти­ке то­го или ино­го ти­па (см. Ак­тив­ные яд­ра га­лак­тик).

Га­лак­ти­ки рас­пре­де­ле­ны в про­стран­ст­ве не­рав­но­мер­но, об­ра­зуя груп­пы и ско­п­ле­ния (с чис­лом чле­нов от не­сколь­ких до ты­сяч), а так­же ги­гант­ские пус­то­ты – вой­ды раз­ме­ром в де­сят­ки ме­га­пар­сек. На­ша Га­лак­ти­ка на­хо­дит­ся на пе­ри­фе­рии бо­га­то­го ско­п­ле­ния га­лак­тик, на рас­стоя­нии ок. 15 Мпк (ок. 50 млн. све­то­вых лет) от его цен­тра. В меж­га­лак­тическом про­стран­ст­ве в ско­п­ле­ни­ях га­лак­тик име­ет­ся край­не раз­ре­жен­ный (1 атом на неск. ку­бич. мет­ров) го­ря­чий (с темп-рой 10⁷–10⁸ К) газ, ко­то­рый был об­на­ру­жен по его рент­ге­нов­ско­му из­лу­че­нию. Мас­са меж­га­лак­тич. га­за пре­вос­хо­дит сум­мар­ную мас­су звёзд, имею­щих­ся во всех га­лак­ти­ках ско­п­ле­ния. Не­од­но­род­ность в рас­пре­де­ле­нии га­лак­тик со­хра­ня­ет­ся до мас­шта­бов около 100 Мпк, на бóльших мас­шта­бах Все­лен­ная в сред­нем од­но­род­на.

Космология

В ос­но­ве кос­мо­ло­гии ле­жит об­щая тео­рия от­но­си­тель­но­сти А. Эйн­штей­на (1915). Ис­хо­дя из от­кры­тых им фун­дам. урав­не­ний, свя­зы­ваю­щих рас­пре­де­ле­ние ма­те­рии с гео­мет­рич. свой­ст­ва­ми про­стран­ст­ва и хо­дом вре­ме­ни, в 1917 Эйн­штейн по­стро­ил ста­тич. мо­дель Все­лен­ной. В 1922 А. А. Фрид­ман об­на­ру­жил, что урав­не­ния Эйн­штей­на име­ют ре­ше­ния, ко­то­рые опи­сы­ва­ют рас­ши­ряю­щий­ся со вре­ме­нем мир. Так в нау­ку бы­ла вве­де­на па­ра­диг­ма эво­лю­цио­ни­рую­щей Все­лен­ной. В 1929 Э. Хаббл ус­та­но­вил, что лю­бые две га­лак­ти­ки, раз­де­лён­ные дос­та­точ­но боль­шим рас­стоя­ни­ем, уда­ля­ют­ся друг от дру­га со ско­ро­стью, про­пор­цио­наль­ной это­му рас­стоя­нию (Хабб­ла за­кон). Из-за опи­сы­вае­мо­го за­ко­ном Хабб­ла об­ще­го рас­ши­ре­ния про­стран­ст­ва ли­нии в спек­трах да­лё­ких объ­ек­тов – га­лак­тик и ква­за­ров – сме­ще­ны в крас­ную сто­ро­ну за счёт эф­фек­та До­п­ле­ра. Т. о., тео­рия рас­ши­ря­ющей­ся Все­лен­ной по­лу­чи­ла на­блю­да­тель­ное под­твер­жде­ние. В 1946 Дж. Га­мов вы­дви­нул кон­цеп­цию го­ря­чей Все­лен­ной, со­глас­но ко­то­рой на ран­них эта­пах рас­ши­ре­ния, вско­ре по­сле сво­его ро­ж­де­ния (т. н. Боль­шой взрыв), Все­лен­ная бы­ла очень го­ря­чей и в ней из­лу­че­ние до­ми­ни­ро­ва­ло над ве­ще­ст­вом. При рас­ши­ре­нии темп-ра па­да­ла, и с не­ко­торо­го мо­мен­та про­стран­ст­во ста­ло для из­лу­че­ния прак­ти­че­ски про­зрач­ным. Из­лу­че­ние, со­хра­нив­шее­ся от это­го мо­мен­та эво­лю­ции (мик­ро­вол­но­вое фо­но­вое из­лу­че­ние, или ре­лик­то­вое из­лу­че­ние), рав­но­мер­но за­пол­ня­ет всю Все­лен­ную до сих пор. Из-за кос­мо­ло­гич. рас­ши­ре­ния темп-ра это­го из­лу­че­ния про­дол­жа­ет па­дать. В на­стоя­щее вре­мя она со­став­ля­ет 2,7 К. Ре­лик­то­вое из­лу­че­ние бы­ло от­кры­то в 1965 (А. Пен­зи­ас, Р. Виль­сон). В 1992 в рас­пре­де­ле­нии ин­тен­сив­но­сти ре­лик­то­во­го из­лу­че­ния по не­бу бы­ли от­кры­ты пред­ска­зан­ные тео­ре­ти­че­ски не­боль­шие флук­туа­ции, не­су­щие ин­фор­ма­цию о ран­ней Все­лен­ной. Их изу­че­ние да­ло важ­ные для кос­мо­ло­гии ре­зуль­та­ты. В 1998 ис­сле­до­ва­ние вспы­шек сверх­но­вых в пре­дель­но да­лёких га­лак­ти­ках при­ве­ло к не­ожи­дан­но­му от­кры­тию, выз­вав­ше­му кар­ди­наль­ный пе­ре­смотр пред­став­ле­ний о ди­на­ми­ке рас­ши­ре­ния Все­лен­ной и о ро­ли в ней обыч­ной ма­те­рии. Бы­ло ус­та­нов­ле­но, что в на­стоя­щее вре­мя Все­лен­ная рас­ши­ря­ет­ся ус­ко­рен­но. Агент, вы­зы­ваю­щий это ус­ко­ре­ние, по­лу­чил на­зва­ние тём­ной энер­гии. В от­ли­чие от обыч­но­го ве­ще­ст­ва, она соз­да­ёт от­ри­ца­тель­ное дав­ле­ние. При­ро­да тём­ной энер­гии по­ка не­из­вест­на. В мас­су Все­лен­ной ок. 70% вно­сит тём­ная энер­гия, 27% – тём­ная ма­те­рия не­из­вест­ной при­ро­ды и все­го 3% обес­пе­чи­ва­ет­ся обыч­ным (ба­ри­он­ным) ве­ще­ст­вом, из ко­то­рых лишь ок. 0,5% да­ют звёз­ды. Воз­раст Все­лен­ной – 14 млрд. лет. К нач. 21 в. кос­мо­ло­гия ста­ла наи­бо­лее бы­ст­ро раз­ви­ваю­щей­ся об­ла­стью ас­т­ро­фи­зи­ки.

Физическая астрономия или астрофизика

Астрономия – наука о небесных объектах и о Вселенной в целом.

Астрономические знания стали формироваться и развиваться ещё в глубокой древности. И уже тогда такие мыслители как Аристотель утверждали, что Земля имеет форму шара, а Аристарх Самосский говорил о том, что Земля обращается вокруг Солнца, а не наоборот.

Современное бурное развитие науки и техники и начавшееся исследование космоса требуют накопления новых знаний и умений. Повышается роль таких научных дисциплин как астрофизика и связанных с нею научных направлений.

Что изучает астрофизика?

Определение 1

Астрофизика – это область астрономии, которая занимается изучением небесных тел, их систем и пространства, расположенного между ними. Изучение проводится на основе физических процессов и явлений, которые происходят во Вселенной

Астрофизика занимается исследованием самых разных небесных тел, начиная с космической пылинки, и заканчивая Вселенной как единым целым. Кроме того, астрофизика изучает все виды полей (такие как гравитационные магнитные и электромагнитного излучения), а также особенности геометрических свойств космического пространства.

Целью исследований в астрофизике является изучение и рассмотрение строения, взаимодействия и эволюции небесных тел во всей Вселенной.

Главным методом в астрофизике является пассивное наблюдение, поскольку невозможно провести эксперимент.

Астрофизика является одной из неотъемлемых частей физики поскольку благодаря астрофизическим наблюдениям можно изучать процессы, которые невозможны в условиях физических земных лабораторий.

Астрофизика делится на следующие сферы исследования:

• теоретическая
• наблюдательная

Однако, грань между ними ещё в конце ХХ века стала стираться.

В зависимости от места проведения наблюдения за небесным телом выделяют:

• наземную
• внеатмосферную наблюдательную астрофизику.

Области изучения астрофизики

Исходя из объектов исследования, выделяются следующие области изучения:

1. Физика Солнечной системы
2. Гелиофизика (исследует Солнце)
3. Галактическая – объектом исследования является наша Галактика Млечный Путь.
4. Внегалактическая астрономия – объектом исследования являются объекты за пределами нашей Галактики
5. Космология – в данной дисциплине изучается Вселенная как единое целое.

Поскольку основную информацию исследователи получают в результате регистрации и анализа электромагнитного излучения астрономических объектов, то в астрофизике выделяют направлении исходя из метода получения нужной информации. А именно:

1. Наблюдательная астрономия – выделилась в XIX веке.
2. Радиоастрономия – эта дисциплина стала самостоятельным предметом в астрофизике с середины ХХ века.
3. Ультрафиолетовая и рентгеновская астрономия – эти направления получили развитие с 1970 — х годов прошлого века.
4. Инфракрасная, субмиллиметровая и гамма – астрономия
5. Астрофизика космических лучей – её началом считаются 1960 е гг.
6. Нейтринная астрофизика – зародилась в 1970 – годы.
7. Гравитационно- волновая астрономия – стала активно развиваться в конце прошлого века. в этом разделе астрономии исследуются космические объекты при помощи исследования их гравитационного излучения. Для поиска таких сигналов используют детекторы гравитационных волн, которые регистрируют их.

Учитывая спектральное разрешение электромагнитного излучения выделяют:

• Астрофотометрия – занимается измерениями светового потока. Отмечается использование низкого разрешения для регистрации спектральных линий.
• Астроспектроскопия – занимается регистрацией и изучением спектральных линий.
• Астрополяриметрия – занимается изучением поляризационных излучений астрономических объектов.

История развития астрофизики

Астрофизика как теоретическая дисциплина ведёт свой отчет со времени Исаака Ньютона. До знаменитого британского учёного специалисты для описания движений астрономических объектов использовали сложные математические модели, опирающиеся на знания физики.

Однако, Исаак Ньютон в своих исследованиях пришёл к выводу, что одна и та же теория применима как к объяснению траектории орбит Луны и планет Солнечной системы так и к объяснению траектории пушечного ядра, выпущенного из жерла пушки на нашей планете.

Этот вывод привёл к знаменательному для того мировоззрения выводу, что мир земной и мир небесный, космический, подчиняются одним и тем же законам физики.

Разработанная Ньютоном модель была прогностического и описательного характера. Результатом ее применения стало открытие астрономами (путём расчетов) на орбите Урана новой планеты, которая получила название Нептун.

В дальнейшем уже в середине XIX века происходит развитие научной дисциплины о спектральном анализе, при помощи которого были произведены наблюдения определённых частот света.

Уже на заре своего развития спектроскопия показала, что звезды содержат в себе те же вещества, что есть на Земле. Также спектроскопия смогла показать, что ряд туманностей имеют полностью газообразный состав, а иные туманности содержат звезды. В будущем это наблюдение помогло укрепить мысль о том, что ряд туманностей таковыми не являлись, а были иными галактиками.

Астроном Сесилия Пейн в начале 192о-ых годов, используя в работе спектроскопию, обнаружила, что наблюдаемые звезды имеют в своём составе преимущественно водород. Кроме того, спектры наблюдаемых звезд позволили исследователям прийти к выводу о той скорости, с которой двигаются звезды в сторону нашей планеты и наоборот.

Замечание 1

В 1930-ых годах американский астроном Эдвин Хаббл убедительно доказал, что Вселенная расширяется. Этот вывод был основан на теории относительности Альберта Эйнштейна и допплеровского сдвига частоты спектра звезд. Отметим, что в теории относительности уже было предвидение идеи о расширении Вселенной. В дальнейшем эти выводы лягут в основу теории Большого взрыва.

Возникновение в первой половине ХХ века ядерной физики, квантовой механики и физики элементарных частиц привело к возникновению и формулированию теории о влиянии ядерного синтеза на жизненный цикл звёзд.

В середине ХХ века, а именно в 1957 году астрономами Джеффри и Маргарет Бербидж вместе с физиками Уильямом Альфредом Фаулером и Фредом Хойлом был показан процесс, как по мере старения звёзд они производят, всё больше тяжелых элементов которые в свою очередь передаются более поздним звёздам во всё большем количестве.

На последнем этапе существования звёзд образуются элементы, обнаруженные на Земле, такие как железо (32,1%), кислород (30,1%), кремний (15,1%). Одним из этих элементов является углерод, который вместе с кислородом составляют основную массу всей живой материи, включая нас.

«Мы ещё играем в песочнице»: интервью с астрофизиком Александром Перхняком

12 июляРабочие места

О детях-астрономах, вредном воздействии космоса и чёрных дырах, которые на самом деле никого не засасывают.

Поделиться

0

Александр Перхняк окончил университет по специальности «астрофизика». Сейчас он работает в Московском планетарии — участвует в создании просветительских программ, ведёт занятия в астрокружке для детей и организует экскурсии.

Мы поговорили с Александром и узнали, почему он занялся популяризацией космических наук, как относится к гороскопам и каким видит планетарий будущего. А ещё попросили его простыми словами объяснить сложные термины.

Александр Перхняк

Астрофизик, экскурсовод Московского планетария.

Об астрофизике

— Чем астрофизика отличается от астрономии? Что изучают в рамках этих наук?

— Астрономия — это наука о небесных телах и явлениях, об их расположении, движении и развитии. Астрофизика — её раздел, изучающий физические характеристики этих тел и явлений. Сейчас эти два термина иногда используются как синонимы. А выпускаясь из университета, ты получаешь диплом астронома, несмотря на то, что твоим направлением могла быть астрофизика.

— В чём практическое значение астрофизики для людей?

— Астрофизика — это передовая наука. Всё, что мы создаём для изучения космоса, затем упрощается и находит применение в быту: камеры мобильных телефонов, новые методы охлаждения…

— Это всё пришло из астрофизики?

— Да, только в упрощённой форме. Для земных потребностей ведь не нужна сверхъестественная техника — например, камера на телефоне, для которой потребуется баллон с жидким азотом, спасающим её от перегрева.

Или тот же гелий: сначала он был открыт на Солнце и только потом уже на Земле. Рамки в аэропортах, Wi-Fi — всё это подарено астрономией и другими прикладными науками.

— Работает ли астрология? Могут ли звёзды как-то влиять на людей?

— В XVI–XVII веках астрономию называли глупой дочерью астрологии, потому что с помощью неё нельзя было заработать. Сейчас всё с точностью до наоборот: мы считаем лженаукой астрологию. Потому что космические тела, находящиеся на расстоянии сотен миллиардов километров, влиять на ваш характер никак не могут. Плюс ко всему, некоторые звёзды, которые мы видим на небе, уже умерли. Просто свет от них идёт сотни тысяч лет.

У астрономов и астрологов нет ничего общего. Не стоит читать гороскопы и составлять астрологические прогнозы. Достаточно просто спокойно жить, и всё будет хорошо.

— А вообще космос может как-то влиять на людей?

— Конечно. И его воздействие не всегда может быть благоприятным. Тем не менее, Земля — это хороший саркофаг, который нас защищает. Атмосфера, например, отражает потоки радиоактивных космических лучей, пропуская лишь видимый свет и радиоволны.

Космос в принципе не может сильно навредить человеку. Это слово переводится как «гармония и порядок».

Безусловно, в Солнечной системе есть астероиды, которые могут, например, упасть на Землю. Но всё это может случиться либо нескоро, либо не с нами.

Кроме того, существует Комитет кометно-астероидной опасности. Люди постарше помнят, как по телевизору показывали страшные кадры: комета Шумейкеров — Леви 9 развалилась на кучу маленьких обломков и бомбардировала Юпитер в течение довольно длительного времени.

После этого случая комитет стал отслеживать все потенциально опасные астероиды, которые сближаются с Землёй, просчитывать их орбиты и прогнозировать возможные катастрофы регионального и глобального характера на 50 лет вперёд. Пока бояться нечего.

Конечно, я не имею в виду маленькие булыжники, периодически падающие на Землю, — как, например, челябинский метеорит. Они приближаются слишком быстро, со скоростью в десятки километров в секунду, и противодействовать таким космическим телам невозможно. В теории они могут упасть на какой-то город, но это не будет катастрофой глобального масштаба.

Однако прогресс не стоит на месте, технологии совершенствуются. И я думаю, в будущем они позволят нам прогнозировать падение тел меньшего размера.

— А как насчёт инопланетян, которыми пугает sci-fi? Существуют ли они, на ваш взгляд? И сможем ли мы с ними связаться?

— Законы природы везде одинаковые. И если на Земле появилась жизнь, то она вполне может возникнуть на любой планете.

Опять же, в тропических широтах люди считают, что жизнь на севере — кромешный ад, а северяне, наоборот, терпеть не могут жару. Мы привыкли к условиям, в которых живём. По той же логике землянам сложно представить, как что-то может существовать на Венере, в атмосфере которой содержится серная кислота. Или на Титане, поверхность которого состоит из метановых морей.

Но жизнь на Земле такая, какая она есть, потому что она возникла в тех условиях, что здесь есть. Соответственно, если микроорганизмы попадут или попали на какое-то тело с другими условиями, то эволюция поможет им подстроиться. Если на планете нет кислорода, это ещё не значит, что там не может быть жизни.

Сложно рассуждать о том, что возможно, а что — нет. Как говорили известные российские астрономы: мысль, что мы единственная разумная цивилизация во Вселенной, лишь следствие неразвитости нашего технического прогресса. То, что мы ничего не знаем о внеземных формах жизни, не значит, что их нет. Это говорит о том, что мы не можем ни прилететь к ним, ни отправить им сигнал, ни принять от них сообщение. Мы ещё играем в песочнице.

— Какие проекты по изучению космоса кажутся вам наиболее перспективными?

— Пока что, думаю, у нас время беспилотных летательных аппаратов, изучающих далёкие планеты.

Человеку не стоит так рьяно рваться на Марс, чтобы сажать там картошку.

Для осуществления дальних полётов сначала нужно решить проблемы, связанные с присутствием в космосе: преодолеть негативное воздействие радиации, длительное отсутствие гравитации и тому подобное.

Поэтому сейчас, в основном, интересно развитие автоматических межпланетных станций, марсоходов, марсианских вертолётов, планетоходов. Пока что всё это — без участия человека.

— Какие мифы вас больше всего раздражают?

— Нет такого, что меня сильно раздражает. Я понимаю, что астрономии долгое время не было в школьной программе, а космические исследования не пиарились и не раскручивались. Поэтому не стоит ожидать слишком многого от познаний людей в этой области.

Конечно, я порой натыкаюсь на разнообразные видео о «любимой» плоской Земле, космонавтах, которые на самом деле ни в какой космос не летали, астероидах, грозящих уничтожить Землю. Это не раздражает, но порядком поднадоело.

Однако я понимаю: правдивая информация лежит на поверхности. И сейчас многие СМИ и медиа вновь заинтересовались темой космоса, так что мифы постепенно развеиваются.

О профессии

— Как вы выбрали профессию астрофизика?

— На самом деле выбор был не случайный. В детстве я как-то купил подзорную трубу, посмотрел фильм про Галилея. И начал, не зная звёздного неба, наблюдать. Сначала обращал внимание на самые яркие объекты — на тот же Юпитер. И это так затянуло…

А потом стечение обстоятельств привело меня в Московский планетарий.

— Что входит в ваши обязанности?

— В планетарии я руковожу астрономическим комплексом — музеем под открытым небом, где представлена обсерватория. Веду занятия в детских кружках и отвечаю за сектор астрономического образования: связываюсь с учителями и методическими объединениями.

Планетарий ни в коем случае не может заменить школу, но он может помочь ей. У нас есть настоящее звёздное небо, множество лекционных программ, интерактивных экспонатов. Мы стараемся сделать так, чтобы астрономия, которую вернули в школьную программу, лучше усваивалась у детей.

— Есть мнение, что заниматься популяризацией астрофизики сложно. Так ли это?

— Я бы так не сказал. Сейчас у людей переизбыток информации. Всех привлекает яркое, интересное, загадочное. Люди начинают говорить о чёрных дырах, полётах внутри Солнечной системы — эти темы взрывные.

То, что происходит на Земле, уже обыденность. А вот в космосе — когда что-то бабахает, съедает, засасывает — это захватывающее зрелище.

— А дети интересуются космосом? Раньше, в Советском Союзе, все мечтали стать космонавтами. Кажется, сейчас такого нет.

— У нас есть астрономический кружок, где мы рассказываем детям обо всём, начиная с азов: время, календари, астрономические обозначения… И им это интересно. Я бы не сказал, что количество ребят, которым любопытен космос, уменьшается.

Если дети приходят к нам на кружок, то они обычно уже заинтересованы. Всё-таки это узконаправленная стезя — не спортивная секция. Родители не отдают их с мыслью: «Танцует плохо — может, будет хорошим астрономом».

Такие дети либо уже знают что-то о космосе, либо жаждут это узнать. Возможно, у кого-то дома есть телескоп и ребёнку интересно наблюдать за звёздами. Или родители покупают книжки о строении Вселенной. Толчков к изучению астрономии может быть очень много.

— Ребята, которые ходят на ваш кружок, потом выбирают профессию астронома? Много таких?

— С момента открытия обновлённого планетария у меня было уже много выпусков. Среди них есть ребята, которые действительно пошли в астрономы и занимаются наукой. Многие связывают свою жизнь с техническими специализациями — учатся в МАИ, МЭИ, МИСиС, Бауманке. Некоторые уже ездили в летние школы NASA^{Занятия в летних школах института Луны и планет (LPI) NASA проводятся каждый год. В программу входит участие в научных исследованиях, посещение многочисленных лекций и мастер-классов от ведущих учёных института. К участию приглашаются студенты 2–3 курсов..}

Своей цели кружок достигает: мы, прежде всего, развиваем у детей логику, и они идут в точные науки. Этим и прекрасна физика, аппаратом которой пользуются астрономы. Формулы и законы природы везде одинаковые.

Поэтому найти себя можно везде: и в медицине, и в криминалистике, и в компьютерных науках. Кстати, родители часто задают вопрос: «Ребёнок увлекается астрономией и политологией, куда его отдать?»

Мы не знаем. Он должен выбрать сам. Но скажу так: если есть склонность к политологии, то вторым высшим всегда можно получить подобное образование. С астрономическим же всё будет сложнее.

— Какие перспективы могут быть у российского астронома? Где он потом может работать?

— У нас очень много институтов, радиоастрономических и солнечных обсерваторий, наблюдательных площадок: на Кавказе, в Кисловодске, в Архызе, в Крыму и не только. Перспектив для работы предостаточно — космос без границ (смеётся). Зависит от того, какую специализацию выберет учёный.

О Московском планетарии

— Те, кто работает в планетарии, имеют астрофизическое образование?

— Все сотрудники у нас либо с профильным образованием, либо с естественно-научным: физики, химики, инженеры. Есть те, кто совмещает научную и популяризаторскую деятельность. Довольно много профессиональных астрономов, среди которых есть и кандидаты наук.

— Какие программы есть в Московском планетарии? Кто их организует?

— Это труд большой команды — наших методистов и сотрудников. У нас есть театр увлекательной науки, где детям от 5 до 8 лет в простой и доступной форме объясняют, что такое радуга, почему происходит смена фаз Луны, что такое живые часы и компасы.

Есть «Трибуны учёного» — когда астрономы с мировым именем читают свои лекции в стенах планетария. Есть летние лектории на крыше — туда мы приглашаем на астрономические мероприятия. В том числе для наблюдения какого-то явления: солнечного или лунного затмения, прохождения Меркурия по диску Солнца, противостояния планет.

— А как часто такие события случаются?

— Довольно часто. Но область видимости у них небольшая. Например, полное солнечное затмение «ползёт» по Земле: его можно наблюдать то на острове Пасхи, то на Шпицбергене, то в Чилийской пустыне. И места эти не являются общедоступными. Плюс ко всему, мы сильно зависим от погодных условий. Иногда горизонт забит облаками.

— В Московском планетарии показывают множество фильмов: «Обитаемая Луна», «Разноцветная Вселенная», «Рождение планеты Земля». Как они создаются? Это совместная работа аниматоров и учёных?

— Да, фильмы рисуются самыми разными командами, разбросанными по миру. В нашем Планетарии есть отличная команда, которая создает картины мирового уровня. Обычно сценарий для них пишут астрономы. Они же подсказывают, как сделать всё правильно, без ляпов.

После того как фильм создан, его отсматривает наш учёный совет, состоящий из видных астрономов с мировым именем. Они одобряют или не одобряют картины.

Процесс создания таких фильмов небыстрый. Он может занимать и год, и два, и даже больше.

— Как, на ваш взгляд, планетарий может выглядеть в будущем?

— Это место, куда все приходят за знаниями и получают их. Оно не должно потерять свою главную цель — просветительскую.

Не хочется, чтобы планетарий превратился в центр развлечений, где ты лежишь на полу и смотришь на абстрактные узоры на куполе.

Ещё хорошо бы, чтобы в нём была большая обсерватория, в которую можно было бы водить людей. А её техническое оснащение позволяло бы бороться с засветкой, чтобы для наблюдения были доступны все космические объекты, а не только те, что видны в определённых условиях. Но это уже что-то из области фантастики.

Планетарий должен быть центром притяжения людей. Космос всегда несёт покой, умиротворение и уверенность в том, что есть всё-таки в этом мире что-то незыблемое и нерушимое. Он объединяет людей.

Читайте также 🧐

Астрофизика

Эта статья об использовании физики для определения природы астрономических объектов. Об использовании физики для определения их положения и движений см. Небесная механика. Для физического изучения крупномасштабных структур Вселенной см. Физическая космология. Для журнала см. Астрофизика (журнал).

Астрофизика это наука, использующая методы и принципы физика при изучении астрономических объектов и явлений.^[1][2] Среди изучаемых предметов есть солнце, Другой звезды, галактики, внесолнечные планеты, то межзвездная среда и космический микроволновый фон. ^[3][4] Выбросы от этих объектов исследуются во всех частях электромагнитный спектр, и изученные свойства включают яркость, плотность, температура, и химический сочинение. Поскольку астрофизика — очень обширная тема, астрофизики применять концепции и методы из многих дисциплин физики, в том числе классическая механика, электромагнетизм, статистическая механика, термодинамика, квантовая механика, относительность, ядерный и физика элементарных частиц, и атомная и молекулярная физика.

На практике современные астрономические исследования часто включают в себя значительный объем работы в области теоретический и физика наблюдений. Некоторые области исследования астрофизиков включают их попытки определить свойства темная материя, темная энергия, черные дыры, и другие небесные тела; и происхождение и окончательная судьба вселенной.^[3] Темы, которые также изучаются астрофизиками-теоретиками, включают: Формирование и эволюция Солнечной системы; звездная динамика и эволюция; формирование и эволюция галактик; магнитогидродинамика; крупномасштабная структура из дело во вселенной; происхождение космические лучи; общая теория относительности, специальная теория относительности, квант и физическая космология, в том числе строка космология и физика астрономических частиц.

Содержание

• 1 История
• 2 Наблюдательная астрофизика
• 3 Теоретическая астрофизика
• 4 Популяризация
• 5 Смотрите также
• 6 использованная литература
• 7 дальнейшее чтение
• 8 внешние ссылки

История

Начало 1900-х годов: сравнение элементарных, солнечных и звездных спектров

Астрономия — древняя наука, давно отделившаяся от изучения физики Земли. в Аристотелевский мировоззрение, тела в небе казались неизменными сферы единственное движение которого было равномерным движением по кругу, в то время как земной мир был царством, которое подверглось рост и распад и в котором естественное движение было по прямой и завершалось, когда движущийся объект достиг своего места назначения. Следовательно, считалось, что небесная область состоит из принципиально иного вида материи, чем та, что находится в земной сфере; либо Огонь как поддерживается Платон, или Эфир как поддерживается Аристотель.^[5][6]В 17 веке натурфилософы, такие как Галилео,^[7]Декарт,^[8] и Ньютон^[9] начал утверждать, что небесные и земные области сделаны из одинаковых материалов и подвержены одинаковым естественные законы. ^[10] Их проблема заключалась в том, что еще не были изобретены инструменты для доказательства этих утверждений.^[11]

На протяжении большей части девятнадцатого века астрономические исследования были сосредоточены на рутинной работе по измерению положения и вычислению движения астрономических объектов.^[12][13] Новая астрономия, которую вскоре назвали астрофизикой, начала появляться, когда Уильям Хайд Волластон и Йозеф фон Фраунгофер независимо друг от друга обнаружили, что при разложении солнечного света множество темные линии (области, где света было меньше или совсем не было) наблюдались в спектр.^[14] К 1860 году физик, Густав Кирхгоф, и химик, Роберт Бунзен, продемонстрировал, что темные линии в солнечном спектре соответствует яркие линии в спектрах известных газов специфические линии, соответствующие уникальным химические элементы.^[15] Кирхгоф пришел к выводу, что темные линии в солнечном спектре вызваны поглощение от химические элементы в солнечной атмосфере. ^[16] Таким образом было доказано, что химические элементы, обнаруженные на Солнце и звездах, также были найдены на Земле.

Среди тех, кто расширил изучение солнечных и звездных спектров, был Норман Локьер, который в 1868 году обнаружил как лучистые, так и темные линии в спектрах Солнца. Работа с химиком Эдвард Франкленд Чтобы исследовать спектры элементов при различных температурах и давлениях, он не смог связать желтую линию в солнечном спектре с какими-либо известными элементами. Таким образом, он утверждал, что линия представляет собой новый элемент, который назывался гелий, после греческого Гелиос, Солнце олицетворение.^[17][18]

В 1885 г. Эдвард С. Пикеринг предпринял амбициозную программу спектральной классификации звезд на Обсерватория Гарвардского колледжа, в котором команда женские компьютеры, особенно Уильямина Флеминг, Антония Мори, и Энни Прыгающая Пушка, классифицировал спектры, записанные на фотопластинках. К 1890 году был составлен каталог из более чем 10 000 звезд, в котором они были сгруппированы в тринадцать спектральных классов. Следуя видению Пикеринга, к 1924 году Кэннон расширил каталог до девяти томов и более четверти миллиона звезд, развивая Схема Гарвардской классификации который был принят во всем мире в 1922 году.^[19]

В 1895 г. Джордж Эллери Хейл и Джеймс Э. Киллер вместе с группой из десяти младших редакторов из Европы и США,^[20] установлен Астрофизический журнал: международный обзор спектроскопии и астрономической физики.^[21] Предполагалось, что журнал заполнит пробел между журналами по астрономии и физике, предоставив место для публикации статей по астрономическим приложениям спектроскопа; по лабораторным исследованиям, тесно связанным с астрономической физикой, включая определение длин волн металлических и газовых спектров и эксперименты по излучению и поглощению; по теориям Солнца, Луны, планет, комет, метеоров и туманностей; и по приборам для телескопов и лабораторий.^[20]

Около 1920 г., после открытия Диаграмма Герцшпрунга – Рассела все еще используется в качестве основы для классификации звезд и их эволюции, Артур Эддингтон предвосхитил открытие и механизм термоядерная реакция процессы в звезды в его статье Внутреннее строение звезд. ^[22][23] В то время источник звездной энергии оставался полной загадкой; Эддингтон правильно предположил, что источник был слияние водорода в гелий, высвобождая огромную энергию согласно уравнению Эйнштейна E = mc². Это было особенно выдающимся достижением, поскольку в то время синтез и термоядерная энергия, и даже то, что звезды в значительной степени состояли из водород (увидеть металличность ), еще не обнаружен.^[24]

В 1925 году Сесилия Хелена Пейн (позже Сесилия Пейн-Гапошкин ) написал влиятельную докторскую диссертацию в Рэдклифф Колледж, в котором она применила теорию ионизации к звездным атмосферам, чтобы связать спектральные классы с температурой звезд.^[25] Что наиболее важно, она обнаружила, что водород и гелий были основными компонентами звезд. Несмотря на предположение Эддингтона, это открытие было настолько неожиданным, что читатели диссертации убедили ее изменить заключение перед публикацией. Однако более поздние исследования подтвердили ее открытие. ^[26]

К концу 20-го века исследования астрономических спектров расширились, чтобы охватить длины волн, простирающиеся от радиоволн до оптических, рентгеновских и гамма-волн.^[27] В 21 веке он расширился и стал включать наблюдения, основанные на гравитационные волны.

Наблюдательная астрофизика

Остаток сверхновой LMC N 63A получен в рентгеновском (синий), оптическом (зеленый) и радио (красный) диапазонах волн. Рентгеновское свечение исходит от материала, нагретого до примерно десяти миллионов градусов Цельсия ударной волной, порожденной взрывом сверхновой.

Наблюдательная астрономия это раздел астрономической науки, который занимается записью и интерпретацией данных, в отличие от теоретическая астрофизика, которая в основном связана с выяснением измеримых последствий физических модели. Это практика наблюдения небесные объекты используя телескопы и другие астрономические аппараты.

Большинство астрофизических наблюдений проводится с использованием электромагнитный спектр.

• Радиоастрономия изучает излучение с помощью длина волны больше нескольких миллиметров. Примеры областей обучения: радиоволны, обычно испускается холодными объектами, такими как межзвездный газ и пылевые облака; космическое микроволновое фоновое излучение, которое красное смещение свет от Большой взрыв; пульсары, которые впервые были обнаружены в микроволновая печь частоты. Изучение этих волн требует очень большого радиотелескопы.
• Инфракрасная астрономия изучает излучение с длиной волны, которая слишком велика, чтобы быть видимой невооруженным глазом, но короче радиоволн. Инфракрасные наблюдения обычно производятся с помощью телескопов, подобных знакомым. оптический телескопы. Объекты холоднее звезд (например, планеты) обычно изучаются в инфракрасном диапазоне.
• Оптическая астрономия был самым ранним видом астрономии. Телескопы в паре с устройство с зарядовой связью или спектроскопы являются наиболее часто используемыми инструментами. Земли атмосфера несколько мешает оптическим наблюдениям, поэтому адаптивная оптика и космические телескопы используются для получения максимально возможного качества изображения. В этом диапазоне длин волн звезды хорошо видны, и можно наблюдать многие химические спектры для изучения химического состава звезд, галактик и других объектов. туманности.
• Ультрафиолетовый, Рентгеновский и гамма-астрономия изучать очень энергичные процессы, такие как двойные пульсары, черные дыры, магнетары, и многие другие. Эти виды излучения плохо проникают в атмосферу Земли. Для наблюдения за этой частью электромагнитного спектра используются два метода:космические телескопы и наземные съемка воздушных черенковских телескопов (Я ДЕЙСТВУЮ). Примеры Обсерватории первого типа RXTE, то Рентгеновская обсерватория Чандра и Гамма-обсерватория Комптона. Примеры IACT: Стереоскопическая система высокой энергии (H.E.S.S.) и МАГИЯ телескоп.

Помимо электромагнитного излучения, с Земли можно наблюдать несколько вещей, которые происходят с больших расстояний. Немного гравитационная волна Обсерватории были построены, но гравитационные волны чрезвычайно трудно обнаружить. Нейтрино Обсерватории также были построены, прежде всего для изучения нашего Солнца. Космические лучи, состоящие из частиц очень высокой энергии, можно наблюдать, попадая в атмосферу Земли.

Наблюдения также могут различаться по шкале времени. Большинство оптических наблюдений занимают от нескольких минут до часов, поэтому явления, которые меняются быстрее, чем это, невозможно легко наблюдать. Однако есть исторические данные по некоторым объектам, охватывающие века или тысячелетия. С другой стороны, радионаблюдения могут рассматривать события в миллисекундном масштабе времени (миллисекундные пульсары ) или объединить данные за годы (замедление пульсара исследования). Информация, полученная из этих разных временных шкал, очень отличается.

Изучение нашего собственного Солнца занимает особое место в наблюдательной астрофизике. Из-за огромного расстояния до всех других звезд Солнце можно наблюдать с детализацией, не имеющей аналогов ни у одной другой звезды. Наше понимание собственного Солнца служит руководством к пониманию других звезд.

Тема того, как меняются звезды или звездная эволюция, часто моделируется путем размещения различных типов звезд на соответствующих позициях на карте. Диаграмма Герцшпрунга – Рассела, который можно рассматривать как представление состояния звездного объекта от рождения до разрушения.

Теоретическая астрофизика

Смотрите также: Теоретическая астрономия

Теоретические астрофизики используют широкий спектр инструментов, в том числе: аналитические модели (Например, политропы чтобы приблизиться к поведению звезды) и вычислительный численное моделирование. У каждого есть свои преимущества. Аналитические модели процесса, как правило, лучше подходят для понимания сути происходящего. Численные модели могут выявить существование явлений и эффектов, которые иначе были бы невидимы.^[28][29]

Теоретики астрофизики стремятся создавать теоретические модели и выяснять наблюдательные последствия этих моделей. Это помогает наблюдателям искать данные, которые могут опровергнуть модель или помочь выбрать между несколькими альтернативными или конфликтующими моделями.

Теоретики также пытаются создавать или модифицировать модели, чтобы учесть новые данные. В случае несоответствия общая тенденция состоит в том, чтобы попытаться внести минимальные изменения в модель, чтобы она соответствовала данным. В некоторых случаях большой объем противоречивых данных с течением времени может привести к полному отказу от модели.

Темы, изучаемые астрофизиками-теоретиками, включают звездную динамику и эволюцию; формирование и эволюция галактик; магнитогидродинамика; крупномасштабная структура материи во Вселенной; происхождение космических лучей; общая теория относительности и физическая космология, в том числе строка космология и физика астрономических частиц. Астрофизическая теория относительности служит инструментом для оценки свойств крупномасштабных структур, для которых гравитация играет значительную роль в исследуемых физических явлениях, и в качестве основы для черная дыра (астро) физика и изучение гравитационные волны.

Некоторые широко признанные и изученные теории и модели в астрофизике, в настоящее время включены в Лямбда-CDM модель, являются Большой взрыв, космическая инфляция, темная материя, темная энергия и фундаментальные теории физики.

Популяризация

Корни астрофизики можно найти в появлении в семнадцатом веке единой физики, в которой одни и те же законы применялись к небесной и земной сферам.^[10] Были ученые, обладающие квалификацией как в области физики, так и в астрономии, которые заложили прочный фундамент современной науки астрофизики. В наше время студентов по-прежнему привлекает астрофизика из-за ее популяризации Королевское астрономическое общество и примечательный педагоги такие как известные профессора Лоуренс Краусс, Субраманян Чандрасекар, Стивен Хокинг, Хьюберт Ривз, Карл Саган, Нил де Грасс Тайсон и Патрик Мур. Усилия ранних, поздних и нынешних ученых продолжают привлекать молодых людей к изучению истории и науки астрофизики.^[30][31][32]

Смотрите также

• Физический портал

• Астрохимия
• Астрономические обсерватории
• Астрономическая спектроскопия
• Физика астрономических частиц
• Гравитационно-волновая астрономия
• Диаграмма Герцшпрунга – Рассела
• Астрономия высоких энергий
• Важные публикации по астрофизике
• Список астрономов (включая астрофизиков)
• Нейтринная астрономия (будущие перспективы)
• Хронология гравитационной физики и теории относительности
• Хронология знаний о галактиках, скоплениях галактик и крупномасштабной структуре
• Хронология белых карликов, нейтронных звезд и сверхновых

использованная литература

1. ^ Маоз, Дэн. «Нил де Грасс Тайсон». Планетарий Хайдена. 2015. Получено 2015-07-17.

дальнейшее чтение

• Лонгэр, Малькольм С. (2006), Космический век: история астрофизики и космологии, Кембридж: Издательство Кембриджского университета, ISBN  978-0-521-47436-8
• Астрофизика Scholarpedia Статьи экспертов

внешние ссылки

• Международный журнал современной физики D от Всемирный научный
• Космическое путешествие: история научной космологии из Американского института физики
• Проф. Сэр Гарри Крото, Нидерланды, Серия лекций по астрофизической химии. 8 бесплатных лекций, предоставленных Vega Science Trust.
• Стэнфордский центр линейных ускорителей, Стэнфорд, Калифорния
• Институт космической астрофизики и космической физики
• Астрофизический журнал
• Астрономия и астрофизика, европейский журнал
• Список и каталог рецензируемых астрономических / астрофизических журналов
• Магистр наук в области астрономии и астрофизики
• Учебник по космологии Неда Райта, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе
• UNLV Отдел астрономии и астрофизики
• Исследование горячих и активных звезд, домашняя страница астрофизика Филиппа Сти

НАСА Астрофизика | Управление научной миссии

В Управлении научной миссии (SMD) подразделение астрофизики занимается изучением Вселенной. Научные цели отдела астрофизики SMD захватывают дух: мы стремимся понять вселенную и свое место в ней. Мы начинаем исследовать самый момент сотворения Вселенной и близки к тому, чтобы узнать полную историю звезд и галактик. Мы открываем, как формируются планетные системы и как развиваются среды, благоприятные для жизни. И мы будем искать признаки жизни в других мирах, возможно, чтобы узнать, что мы не одиноки.

Цель НАСА в области астрофизики: «Узнать, как устроена Вселенная, как она возникла и развивалась, а также искать жизнь на планетах вокруг других звезд». Из этих целей вытекают три широких научных вопроса.

• Как устроена Вселенная? — Исследуйте происхождение и судьбу нашей вселенной, в том числе природу черных дыр, темной энергии, темной материи и гравитации.
• Как мы сюда попали? — Исследуйте происхождение и эволюцию галактик, звезд и планет, составляющих нашу вселенную.
• Мы одни? — Открывайте и изучайте планеты вокруг других звезд и выясняйте, может ли на них быть жизнь.

Национальные академии завершили работу над Десятилетним обзором астрономии и астрофизики 2020 года. Пожалуйста, посетите веб-страницу Десятилетнего обзора национальных академий по астрономии и астрофизике 2020 для получения дополнительной информации об исследовании и опубликованных ими документах по этой теме.

Текущие программы

Астрофизика состоит из трех целевых и двух сквозных программ. Эти целенаправленные программы обеспечивают интеллектуальную основу для развития науки и проведения стратегического планирования. Среди них:

• Физика космоса
• Космическое происхождение
• Исследование экзопланет
• Программа исследования астрофизики
• Астрофизические исследования

Текущие миссии

Текущие миссии астрофизики включают две Великие обсерватории, первоначально запланированные в 1980-х годах и запущенные за последние 30 лет. Текущий набор оперативных миссий включает космический телескоп Хаббл, рентгеновскую обсерваторию Чандра и космический телескоп Джеймса Уэбба. Кроме того, космический гамма-телескоп Fermi исследует высокоэнергетическую часть спектра. Инновационные исследовательские миссии, такие как обсерватория Нила Герелса Свифт, NuSTAR, TESS и IXPE, а также миссия возможностей NICER, дополняют стратегические миссии астрофизики. SOFIA, бортовая обсерватория для инфракрасной астрономии, находится в расширенной фазе миссии. Все миссии вместе составляют большую часть накопленных человечеством знаний о небесах. Многие из этих миссий достигли своих основных научных целей, но продолжают приносить впечатляющие результаты в своих расширенных операциях.

Исследователи, финансируемые НАСА, также участвуют в наблюдениях, анализе данных и разработке инструментов для астрофизических миссий наших международных партнеров, включая XMM-Newton ЕКА.

Ближайшее будущее

Ближайшее будущее будет посвящено нескольким миссиям. В настоящее время в разработке находится миссия ЕКА Euclid, в которой будут летать детекторы, предоставленные НАСА, и миссия JAXA XRISM (рентгеновское изображение и спектроскопия), в которой используются предоставленные НАСА технологии, которые помогут обеспечить прорыв в изучении формирования структуры Вселенной, истечения из ядер галактик. , и темная материя.

Завершение разрабатываемых миссий, поддержка оперативных миссий и финансирование программ исследований и анализа потребуют большую часть ресурсов отдела астрофизики.

В октябре 2021 года НАСА выбрало новую исследовательскую миссию — гамма-телескоп COSI (Compton Spectrometer and Imager). COSI будет изучать недавнюю историю звездообразования, звездной смерти и образования химических элементов в Млечном Пути.

В марте 2017 года НАСА выбрало Исследовательскую миссию возможностей GUSTO (Галактическая/внегалактическая спектроскопическая терагерцовая обсерватория ULDB) для измерения выбросов межзвездной среды, чтобы помочь ученым определить жизненный цикл межзвездного газа в нашем Млечном Пути, стать свидетелями образования и разрушения звездообразующих облаков и понимать динамику и газовые потоки вблизи центра нашей галактики.

В феврале 2016 года НАСА официально запустило высшую десятилетнюю рекомендацию Astro2010 — широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп (WFIRST). Весной 2020 года WFIRST был переименован в космический телескоп Нэнси Грейс Рим. Роман поможет исследователям раскрыть тайны темной энергии и темной материи, а также изучить эволюцию космоса. Он также откроет новые миры за пределами нашей Солнечной системы и продвинет поиск миров, которые могут быть пригодны для жизни.

Будущее

Со времени десятилетнего обзора 2001 года взгляд на Вселенную резко изменился. Было обнаружено более 3800 планет, вращающихся вокруг далеких звезд. Теперь известно, что черные дыры присутствуют в центре большинства галактик, включая галактику Млечный Путь. Возраст, размер и форма Вселенной были нанесены на карту на основе первичного излучения, оставшегося после Большого взрыва. И стало известно, что большая часть материи во Вселенной темна и невидима, и Вселенная не только расширяется, но и ускоряется неожиданным образом.

В долгосрочной перспективе цели астрофизики будут определяться на основе результатов опроса Десятилетия 2020 года   Пути к открытиям в астрономии и астрофизике на 2020-е годы. Он определяет наиболее важные научные цели и представляет амбициозную программу наземной и космической деятельности для будущих инвестиций. В отчете рекомендуются важные краткосрочные действия для поддержки основ профессии, а также технологий и инструментов, необходимых для осуществления науки.

В 2012 году был выпущен План реализации астрофизики, в котором описываются действия, предпринимаемые в настоящее время в соответствии с рекомендациями десятилетнего обзора в рамках текущих бюджетных ограничений. План обновлялся в 2014, 2016 и 2018 годах.

Дорожная карта астрофизики Enduring Quests, Daring Visions была разработана целевой группой Подкомитета астрофизики (APS) в 2013 году. Дорожная карта представляет 30-летнее видение астрофизики с использованием самое последнее десятилетнее исследование в качестве отправной точки.

Что такое астрофизика? | Космос

Художественная концепция черной дыры. Астрономы используют телескопы как на Земле, так и в космосе для сбора излучения космических объектов. Астрофизики используют законы физики и физические теории для интерпретации этого излучения. В конечном счете, благодаря наблюдениям астрономов, уму и труду астрофизиков — и воображению космических художников — у нас есть изображения, подобные этому. Изображение Даны Берри/НАСА/Викисклада.

Астрофизика — наука о физических процессах в космосе. Он использует данные, собранные астрономами с помощью телескопов на Земле и в космосе, в сочетании с законами и теориями физики, чтобы интерпретировать вселенную вокруг нас. Если астрономия спросит что и где , астрофизика спрашивает как и почему . Родственная наука — планетарная наука — изучает планеты в нашей Солнечной системе и далекие солнечные системы в нашей галактике Млечный Путь. Другая сестринская наука — космология — изучает внешние галактики и пустоты, а также крупномасштабное строение и историю Вселенной.

Например, астроном может проводить ночи у телескопа, собирая данные о звезде. Надев шляпу астрофизика — и в зависимости от того, какие инструменты использовались вместе с телескопом (например, фотометры или спектрометры), — этот ученый затем обращался к законам физики, чтобы понять, как эта звезда производит свою энергию, будь то имеет компаньона (или, возможно, планеты, или, возможно, окружающий диск), и как звезда движется в пространстве.

Галактические астрофизики зададутся вопросом, как эта звезда согласуется с тем, что известно о нашей галактике Млечный Путь.

Космологи тогда спросят, как знание звезд согласуется со знанием Вселенной в целом.

И, кстати, все эти ярлыки — например, астроном, астрофизик, космолог — могут описывать одного человека, чья работа состоит в том, чтобы изучать и понимать Вселенную.

Кроме того, это описание является очень, очень упрощенным представлением о том, чем на самом деле занимаются астрономы/астрофизики/космологи. Они могут, например, привнести в свои исследования многие другие науки: химию, геологию, биологию и многое другое. Они сконцентрируют все эти знания, используя мощный и сложный арсенал теорий, инструментов и вычислительной мощности, которые были бы немыслимы всего несколько десятилетий назад. Все инструменты астрономии, все ее различные устройства, данные, теории и пути изучения стремятся ответить на самые большие вопросы человечества. Как наша Вселенная попала сюда? Какова его история? Откуда мы родом? Есть ли другие, подобные нам, где-то еще в космосе?

В конечном счете, астрофизика — это инструмент, который помогает человечеству понять свое место в космосе.

История астрофизики действительно начинается в Европе с эпохи Возрождения, когда астрономия сбросила оковы вековых мифов и стала настоящей наукой. Во Флоренции в 1610 году Галилео Галилей стал одним из первых, кто направил телескоп к небу, открыв вселенную, противоречащую ограничительным учениям Церкви. К 1633 г. из-за этого опасного противоречия Галилея судила римская инквизиция и посадил под домашний арест на всю оставшуюся жизнь, вплоть до своей смерти в 1642 г.

Картина Джузеппе Бертини (1858 г.), изображающая Галилея (стоит), показывающего дожу или герцогу Венеции (сидящему), как пользоваться телескопом. Галилея помнят как одного из первых великих астрономов-наблюдателей. Изображение с Викисклада.

В Англии в 1665 году Исаак Ньютон, бежавший из Кембриджского университета, спасаясь от Великой чумы, вернулся в город своего рождения, сельскую общину Вулсторп, Линкольншир. В течение следующих нескольких лет он разработал исчисление и революционные идеи о свете. В 1687 году он опубликовал свой Закон всемирного тяготения, в котором утверждалось, что каждая частица притягивает любую другую частицу во Вселенной с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Ученые впервые смогли рассчитать силу притяжения между объектами в космосе. Это был гигантский шаг вперед в способности ученых понять небеса.

Исаак Ньютон (1642-1726). В 1675 году он сказал: «Если я и видел дальше, то только потому, что стоял на плечах гигантов». Изображение с сайта Teachertech.rice.edu.

Таким образом, можно утверждать, что Ньютон был первым астрофизиком, использовавшим разработанные им математические и физические инструменты для постановки вопросов о природе физических процессов в космосе.

Но самым важным открытием эпохи Ньютона было просто то, что Вселенная управляется физическими процессами. При наличии правильных инструментов эти процессы могут быть поняты людьми. Вселенная больше не подчинялась прихотям мистических и непостижимых сил: то, что было снаружи, было просто физика .

В 20 веке Альберт Эйнштейн начал новую революцию в нашем понимании гравитации своей общей теорией относительности.

Подсчитано, что наши знания о космосе удваиваются каждые 10 лет.

Большая часть этих знаний основана на постоянном вкладе астрофизиков в наше понимание законов природы, действующих во Вселенной.

Лунные календари на 2020 год почти распроданы! Закажи себе, пока они не закончились. Станет отличным подарком!

Эйнштейн в 1947 году, в возрасте 68 лет. Его специальная и общая теории относительности изменили представления астрофизиков о пространстве, материи и времени.

Итог: наблюдательная астрономия и астрофизика работают вместе, чтобы углубить наше понимание космоса. Астрофизики применяют законы физики и физические теории для интерпретации света, собранного астрономами-наблюдателями.

Энди Бриггс

Просмотр статей

Об авторе:

Энди Бриггс провел последние 30 лет, знакомя людей с астрономией, астрофизикой и информационными технологиями. Вы можете услышать его еженедельные обновления астрономических и космических новостей по понедельникам на глобальном интернет-радиоканале AstroRadio (http://www.astroradio.earth), где он также участвует в других программах. Он принимал активное участие во многих астрономических обществах Великобритании и часто публикуется в журнале Astronomy Ireland. Энди также регулярно читает лекции на темы, связанные с астрофизикой, такие как гравитационные волны и черные дыры. Он живет в Каталонии, Испания, со своей дочерью.

Чем занимаются физики и астрономы — Физика и астрономия

Физики и астрономы изучают способы взаимодействия различных форм материи и энергии. Физики-теоретики и астрономы могут изучать природу времени или происхождение Вселенной. Некоторые физики разрабатывают и проводят эксперименты со сложным оборудованием, таким как ускорители частиц, электронные микроскопы и лазеры.

Обязанности

Физики и астрономы обычно выполняют следующие обязанности:

• Разработка научных теорий и моделей, которые пытаются объяснить свойства мира природы, такие как сила гравитации или образование субатомных частиц
• Планирование и проведение научных экспериментов и исследований для проверки теорий и открытия свойств материи и энергии
• Написать предложения и подать заявку на финансирование для проведения исследований
• Выполнять сложные математические расчеты для анализа физических и астрономических данных, таких как данные, которые могут указывать на существование планет в далеких солнечных системах или новые свойства материалов
• Разработка нового научного оборудования, такого как телескопы и лазеры
• Разработка программного обеспечения для анализа и моделирования данных
• Написание научных статей, которые могут быть опубликованы в научных журналах
• Представление результатов исследований на научных конференциях и лекциях

Физики исследуют фундаментальные свойства и законы, управляющие пространством, временем, энергией и материей. Некоторые физики изучают теоретические области, такие как фундаментальные свойства атомов и молекул и эволюция Вселенной. Другие разрабатывают и проводят эксперименты со сложным оборудованием, таким как ускорители частиц, электронные микроскопы и лазеры. Многие применяют свои знания по физике для решения практических задач, таких как разработка передовых материалов и медицинского оборудования.

Астрономы изучают планеты, звезды, галактики и другие небесные тела. Они используют наземное оборудование, такое как радио- и оптические телескопы, и космическое оборудование, такое как космический телескоп Хаббла. Некоторые астрономы изучают далекие звезды, галактики и такие явления, как нейтронные звезды и черные дыры, а другие отслеживают космический мусор, который может мешать работе спутников.

Многие физики и астрономы занимаются фундаментальными исследованиями с целью расширения научных знаний. Эти исследователи могут попытаться разработать теории, которые лучше объяснят, что такое гравитация или как работает Вселенная или как она образовалась. Другие физики и астрономы занимаются прикладными исследованиями. Они используют знания, полученные в результате фундаментальных исследований, для осуществления новых разработок в таких областях, как хранение энергии, электроника, связь, навигация и медицинские технологии.

Астрономы и физики обычно работают в исследовательских группах вместе с инженерами, техниками и другими учеными. Некоторые старшие астрономы и физики могут нести ответственность за назначение задач другим членам команды и контроль за их выполнением. Они также могут нести ответственность за поиск финансирования для своих проектов, и поэтому им может потребоваться написать заявки на финансирование исследований.

Физики-экспериментаторы  разрабатывают новое оборудование или датчики для изучения свойств материи, создают теории и проверяют их с помощью экспериментов. Физики-теоретики и специалисты по вычислительной технике  разрабатывают новые теории, которые могут предсказывать свойства материалов или описывать необъяснимые экспериментальные результаты. Хотя вся физика включает в себя одни и те же фундаментальные принципы, физики обычно специализируются в одной из многих областей. Ниже приведены примеры типов физиков:

Астрофизики изучают физику Вселенной. Термин «астрофизика» часто используется как взаимозаменяемый с термином «астрономия».

Физики-атомщики, молекулярные и оптические физики изучают атомы, простые молекулы, электроны и свет, а также взаимодействия между ними. Некоторые ищут способы контролировать состояние отдельных атомов, потому что такой контроль может позволить дальнейшую миниатюризацию или может способствовать развитию новых материалов или компьютерных технологий.

Физики конденсированных сред и материалов изучают физические свойства вещества в молекулах, наноструктурах или новых соединениях. Они изучают широкий спектр явлений, таких как сверхпроводимость, жидкие кристаллы, датчики и наномашины.

Медицинские физики  работают в сфере здравоохранения и используют свои знания в области физики для разработки новых медицинских технологий и лучевой терапии. Например, некоторые из них разрабатывают более совершенные и безопасные методы лучевой терапии для больных раком. Другие могут разработать более точные технологии визуализации, использующие различные формы лучистой энергии, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ) и ультразвуковая визуализация.

Физики элементарных частиц и ядерщиков  изучают свойства атомных и субатомных частиц, таких как кварки, электроны и ядра, а также силы, вызывающие их взаимодействия.

Физики плазмы изучают плазму, которая считается отдельным состоянием материи и встречается естественным образом в звездах и межпланетном пространстве, а также искусственно в неоновых вывесках и плазменных телевизорах. Многие физики плазмы изучают способы создания термоядерных реакторов, которые могли бы стать источником энергии в будущем.

В отличие от физиков, астрономы не могут экспериментировать со своими объектами, потому что они находятся так далеко, что к ним нельзя прикоснуться или взаимодействовать с ними. Поэтому астрономы обычно проводят наблюдения или работают над теорией. Астрономы-наблюдатели  наблюдают за небесными объектами и собирают данные о них. Астрономы-теоретики  анализируют, моделируют и теоретизируют о системах, о том, как они работают и развиваются. Ниже приведены примеры типов астрономов, специализирующихся на объектах и ​​явлениях, которые они изучают:

Космологи и внегалактические астрономы изучают всю вселенную. Они изучают создание, эволюцию и возможное будущее Вселенной и ее галактик. Эти ученые недавно разработали несколько теорий, важных для изучения физики и астрономии, включая теории струн, темной материи и темной энергии.

Галактические, планетарные, солнечные и звездные астрономы изучают явления, происходящие во Вселенной в масштабах звезд, планет и солнечных систем. Например, эти астрономы изучают солнце, звездную эволюцию, формирование планет и взаимодействие между звездами

Оптические и радиоастрономы используют оптические или радиотелескопы для изучения движения и эволюции звезд, галактик и более крупномасштабной структуры Вселенная.

Все больше физиков работают в междисциплинарных областях, таких как биофизика, химическая физика и геофизика.

Многие люди, имеющие образование в области физики или астрономии, становятся профессорами или учителями.

Бюро трудовой статистики, Министерство труда США,  Справочник по профессиональным перспективам , физики и астрономы, 
в Интернете по адресу https://www.bls.gov/ooh/life-physical-and-social-science/physicists -and-astronomers.htm#tab-2 (посещение  3 января 2019 г.).

Космология, астрономия и астрофизика | Школа исследования Земли и космоса

В Школе исследования Земли и космоса находится один из ведущих мировых центров наблюдательных и теоретических исследований в области астрономии и астрофизики. Наши исследовательские интересы простираются от Солнечной системы до звезд, от Млечного Пути до самых далеких галактик во Вселенной и от космологии до фундаментальных вопросов астробиологии.

В дополнение к собственным школьным лабораториям с самыми современными приборами, у нас есть доступ к самым современным средствам, включая телескопы мирового класса и приборы для субмиллиметрового, радио, инфракрасного, и оптические, а также обширные вычислительные мощности, включая внутренние параллельные суперкомпьютеры.

ASU также является учредителем Гигантского Магелланова Телескопа (GMT), наземного телескопа следующего поколения, который обещает революционизировать наше понимание и представление о Вселенной. GMT готов к прорывным открытиям в космологии, изучению черных дыр, темной материи, темной энергии и поиску жизни за пределами нашей Солнечной системы.

Узнайте больше о нашей степени бакалавра в области астрофизики и докторской степени в области астрофизики, а также о наших дополнительных бакалаврских программах в области астрономии и астрофизики, а также о нашей онлайн-степени бакалавра ASU в области астрономии и планетарных наук.

Найдите вкладки ниже, чтобы узнать больше о наших космологических, астрономических и астрофизических факультетах, лабораториях и исследовательских группах.

Вычислительная астрофизика

Лабораторные астрономические эксперименты обычно невозможны, и, возможно, это хорошо: даже если бы мы могли устроить взрыв сверхновой в лаборатории, это, вероятно, была бы плохой идеей. Поэтому астрофизики вместо этого обращаются к подробным расчетам, полагаясь на тот факт, что физические законы, управляющие астрономическими объектами, такие же, как и на Земле. Астрофизические процессы чрезвычайно нелинейны, и для их понимания необходимы компьютеры.

Главный преподаватель и научный сотрудник

• Личный сайт Scannapieco
• Персональный сайт Starrfield
• Личный сайт Timmes
• Молодой персональный сайт

Космология, темная материя и темная энергия

Космология рассматривает важные вопросы: какова история Вселенной и как выглядит ее будущее? Что за таинственная темная материя доминирует в ее составе? Как ускоряется расширение Вселенной со временем и почему? Как формируется структура во Вселенной? Как мы можем использовать данные наблюдений, предлагаемые астрофизикой, для ответа на эти вопросы? Космология в Школе рассматривает ряд этих вопросов как с теоретической, так и с наблюдательной точек зрения.

Главный преподаватель и научный сотрудник

• Личный сайт Borthakur
• Персональный сайт Боумена
• Персональный сайт дворецкого
• Личный сайт Джейкобса
• Благородный профиль
• Личный сайт Scannapieco
• Личный сайт Timmes
• Профиль Van Engelen
• Личный сайт Windhorst

Исследовательская группа

• Группа наблюдательной и численной космологии и астрофизики

Внегалактическая астрономия и формирование и эволюция галактик

Понимание формирования и эволюции галактик имеет основополагающее значение для понимания того, как Вселенная превратилась из простой смеси водорода и гелия после Большого взрыва в прекрасное разнообразие объектов, которые мы видим сегодня. Формирование галактик происходит в результате гравитации, действующей на небольшие вариации плотности материи ранней Вселенной. Процесс начинается с образования гравитационно связанных «ореолов», в которых преобладает темная материя. Эти ореолы содержат плотные скопления обычного вещества, способствуя формированию мириадов звезд, которые делают галактику видимой. Поскольку галактики массивны, они сохраняют некоторые из тяжелых элементов, образующихся в их звездах, и после многих поколений звезд они таят в себе условия, созревшие для образования планет и жизни.

В ASU мы используем ряд текущих и недавних наблюдательных проектов для наших исследований галактик, таких как сверхглубокое поле Хаббла, поиск смещенной в красную сторону 21-сантиметровой линии нейтрального водорода в межгалактической среде между ранними галактиками, а также наблюдения галактик и скопления галактик от гамма-лучей до радиоволн. Мы используем Хаббл и наземные телескопы для изучения взаимосвязи между галактиками и сверхмассивными черными дырами, которые они содержат. Широкоугольная камера 3, установленная на космическом телескопе Хаббла в 2009 году.произвел революцию в изучении эволюции галактик от настоящего времени до 500 миллионов лет после Большого взрыва (более 13 миллиардов лет назад!). Мы также готовимся к открытиям следующего поколения, работая над крупными новыми и перспективными объектами, включая космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), SPHEREx, обсерваторию Саймонса, CMB-S4, CCAT-prime, Atacama Large Millimeter Array (ALMA), Hydrogen. Решетка эпохи реионизации (HERA) и гигантский Магелланов телескоп (GMT). Будущее очень светлое для области!

Главный преподаватель и научный сотрудник

• Личный сайт Borthakur
• Персональный сайт Боумена
• Персональный сайт дворецкого
• Личный сайт Джейкобса
• Благородный профиль
• Личный сайт Scannapieco
• Профиль Van Engelen
• Профиль Windhorst

Формирование и эволюция планетных систем и планет

Если астрофизика нас чему-то и учит, так это тому, что космос не пуст. И формирование планет и планетных систем, включая нашу Солнечную систему, тоже не происходит в вакууме. Наша группа в АГУ исследует связи между планетными системами и астрофизической средой, задавая такие вопросы, как: Как эволюционируют протопланетные диски в богатых скоплениях, где они подвергаются интенсивному ультрафиолетовому излучению и взрывным волнам сверхновых? Как это влияет на рост планеты? Является ли близлежащая сверхновая источником короткоживущих радионуклидов, которые, согласно выводам метеоритов, существовали в нашей Солнечной системе? Как образовались хондры и другие метеоритные включения? Что метеориты могут рассказать нам о времени формирования планет в нашей Солнечной системе? И как ледяные тела, такие как спутники, объекты пояса Койпера и кометы, эволюционируют с течением времени из-за распада радиоактивности? Образуют ли они гидротермальные системы? Астрофизическая среда закладывает основу для формирования и эволюции планет, потому что планетные системы не возникают в вакууме.

Главный преподаватель и научный сотрудник

• Личный сайт Bose
• Профиль деша
• Шок персональный сайт
• Личный сайт Timmes
• Профиль Wadhwa
• Молодой персональный сайт
• Персональный сайт Золотова

Астрофизика высоких энергий

Многие астрофизические явления, такие как сверхновые, гамма-всплески, пульсары и классические новые звезды, выделяют титаническую энергию. Такие взрывные явления часто связаны с чрезвычайно сильными магнитными полями, синтезом новых химических элементов и частицами, движущимися со скоростью, составляющей значительную часть скорости света. Объекты часто наблюдаются в высокоэнергетическом излучении, таком как рентгеновские лучи и гамма-лучи. В ASU исследователи используют сложное компьютерное моделирование и наблюдения, изучают физику, приводящую в действие излучатели высокой энергии, создание и распределение элементов, а также то, как эти мощные явления влияют на окружающую их среду от межзвездного газа до формирования планетных систем.

Главный преподаватель и научный сотрудник

• Личный сайт Батлера
• Персональный сайт Starrfield
• Личный сайт Timmes
• Молодой персональный сайт

Лаборатория астрофизики

Лабораторные измерения звездной пыли, которая представляет собой крошечные минеральные зерна, сконденсировавшиеся вокруг умирающих звезд, могут быть выполнены с момента их открытия в 1987 году. Минералогия, текстура, химический состав и изотопный состав звездной пыли во внеземных материалах являются прямым свидетельством процессов которые произошли в отдельных звездах и дополняют наблюдения более традиционными астрономическими методами.

Главный преподаватель и научный сотрудник

• Персональный сайт Bose

Космическая физика

Космическая физика — это изучение околопланетной космической среды. В нашей Солнечной системе это включает солнце, частицы и солнечное излучение, солнечный ветер и его взаимодействие с планетами и планетарными магнитосферами, а также верхние планетарные атмосферы, на которые влияет как солнце, так и свойства самой планеты. Космическая физика помогает прогнозировать космическую погоду на Земле. Исследования космической физики в нашей собственной Солнечной системе также могут открыть окно в понимание атмосфер и обитаемости других планет за пределами нашей Солнечной системы.

Главный факультет

• Профиль Боссерта

Формирование и эволюция звезд

Звезды несут ответственность за освещение Вселенной и преобразование газообразных водорода и гелия, оставшихся после Большого взрыва, в элементы периодической таблицы, из которых состоят сложные структуры планет и жизни. Эволюция звезд имеет решающее значение для понимания процессов в масштабах от эволюции галактик в течение космического времени до образования и развития планет в отдельных солнечных системах. Звездообразование и звездная эволюция — это история борьбы между гравитацией и энергией, производимой ядерным синтезом в недрах звезд. Преподаватели Школы исследуют проблемы звездообразования и звездной эволюции с помощью различных наблюдательных и теоретических подходов. Исследователи АГУ используют космические телескопы «Хаббл», «Чандра» и «Спитцер» для изучения звездообразующих облаков и звездного населения в Млечном Пути и других галактиках, массовых взрывов, которые происходят, когда звезды заканчивают свою жизнь как сверхновые, и компактных объектов, оставшихся в конце эволюция звезды. Инженеры по исследовательским системам Школы разрабатывают новое поколение наземных и космических многоволновых приборов для изучения областей звездообразования. Современные компьютерные модели используются на параллельном вычислительном комплексе ASU в Сагуаро для моделирования облаков и дисков, порождающих звезды и планеты, а также жизненных циклов звезд, их динамического внутреннего состояния и насильственной смерти.

Главный преподаватель и научный сотрудник

• Личный сайт Bose
• Персональный сайт дворецкого
• Профиль деша
• Персональный сайт Groppi
• Персональный сайт Starrfield
• Личный сайт Timmes
• Молодой персональный сайт

Введение в астрофизику | Департамент астрофизических наук

Изучение астрофизики — понимания Вселенной, в которой мы живем, — на протяжении веков было захватывающей областью исследований. Насколько велика Вселенная? Как оно началось и какова его судьба? Что там, в глубоком космосе? Из чего состоят звезды и галактики? Что заставляет их сиять? Сколько планет вращается вокруг других звезд и каковы их свойства? Эти фундаментальные вопросы занимали мысли людей на протяжении поколений в попытке раскрыть тайны Вселенной. В последнее время в астрофизике были сделаны замечательные открытия, начиная от Большого взрыва и ранней Вселенной, заканчивая космическим микроволновым фоном и его спектром флуктуаций, измерениями крупномасштабной структуры во Вселенной, существованием темной материи и темной энергии. , открытие сверхмассивных черных дыр и открытие планет вокруг других звезд. Эти открытия дали некоторые ответы на эти фундаментальные вопросы. Среди прочего, данные выявили странную Вселенную, в которой доминирует таинственная Темная Энергия (~ 70% по массе), которая вызывает ускорение скорости расширения Вселенной, за которой следуют еще необнаруженные экзотические (не барионные) частицы Темной Материи (~ 25%), и только оставшиеся ~5% Вселенной состоят из обычной барионной материи (т. е. звезд, галактик и газа). Новые открытия также породили новые фундаментальные вопросы: какова природа темной материи и темной энергии? Как планеты формируются вокруг звезд? Как зарождается жизнь на планетах (новая область астробиологии)? Как образуются сверхмассивные черные дыры?

Наблюдения, необходимые для исследования Вселенной и ответа на эти вопросы, проводятся в основном с помощью телескопов, причем не только привычных, чувствительных к оптическим световым лучам, но и с помощью приборов, предназначенных для приема радиоволн, рентгеновских и гамма-лучей. Внутри Солнечной системы астрономы используют космические зонды. Огромное количество деталей наблюдений, полученных с помощью этих методов, затем интерпретируется с помощью основных законов физики. Особенно в последние десятилетия новые инструменты радиотелескопов на земле и рентгеновских, оптических и ультрафиолетовых телескопов в космосе позволили нам сделать поразительные открытия о небе, упомянутые выше. Кроме того, теперь мы знаем, например, о плотных звездах, почти полностью состоящих из нейтронов, с тем же количеством вещества, что и на Солнце, сжатым в сферу диаметром всего в несколько миль, с результирующей плотностью в миллионы тонн упакованных частиц. в каждый кубический дюйм. Мы находим еще более мелкие и массивные объекты — черные дыры, гравитационное притяжение которых настолько велико, что любые световые волны от поверхности не могут уйти, а притягиваются обратно. Мы обнаружили, что в ядрах большинства галактик есть сверхмассивная черная дыра массой в миллионы или даже миллиарды солнечных масс. Было обнаружено, что гигантские взрывы звезд в отдельных галактиках — сверхновые и гамма-всплески — излучают столько же света, сколько миллиарды солнц. Такие взрывы были обнаружены в системах, находящихся почти на краю доступной Вселенной, где звездные системы удаляются от нас со скоростью, близкой к скорости света, и из которых световые лучи, которые мы сейчас видим, исходили миллиарды лет назад. когда Вселенная была намного моложе. Космическое микроволновое фоновое излучение — излучение с интенсивностью 3 000 градусов, которое является остатком горячего Большого взрыва, произошедшего около 14 миллиардов лет назад, — было детально измерено. Это излучение удивительно однородно. Однако, помимо этого очень равномерного распределения, были обнаружены и тщательно нанесены на карту крошечные флуктуации, которые дали семена для образования галактик и структур в ранней Вселенной, что имеет большое значение для понимания того, как сформировалась структура, которую мы видим сегодня. Хотя такие открытия интересны сами по себе, они проливают свет на фундаментальные вопросы, которые люди задают с самого начала человечества о скрытой природе нашей Вселенной.

Мы изучаем эти свойства Вселенной в нашем Департаменте астрофизических наук в Принстоне. Мы исследуем эти темы, используя инструменты наблюдения и анализа данных, а также обширные теоретические и вычислительные методы. Программа бакалавриата по астрофизике относительно невелика, но увеличивается, обычно от пятнадцати до двадцати специальностей по астрофизике ежегодно. Наша программа является гибкой и открыта для широкого круга интересов студентов — от тех, кто заинтересован в продолжении своего научного образования в аспирантуре астрофизики, до тех, кто интересуется такими областями, как научная политика, научное образование, космическая наука, астробиология, а также как студенты, которые планируют заняться финансами, юриспруденцией и медициной. Для тех, кто очарован перспективой внести свой вклад в поиск скрытых секретов Вселенной, награда нашей программы «Астрофизика» велика.

Наша программа состоит из двух компонентов: курсовой работы и независимых исследовательских проектов под пристальным наблюдением преподавателя. Курсовая работа предназначена для того, чтобы дать прочную основу в соответствующих областях физики и математики, а также рассмотреть несколько наиболее активных в настоящее время областей астрофизических исследований. Мы уделяем особое внимание самостоятельному исследовательскому компоненту, который позволяет студентам проводить передовые оригинальные исследования в области астрофизики и получать практический опыт того, что значит заниматься профессиональными астрономическими исследованиями. Мерилом нашего успеха является то, что значительная часть наших выпускников-выпускников стали соавторами одной или нескольких научных статей, опубликованных в астрономической литературе в результате их работы над младшими статьями или дипломными работами на старших курсах. Еще одним показателем общей эффективности нашей программы и, что, возможно, более важно, качества студентов Принстона являются замечательные успехи, достигнутые нашими студентами при подаче заявлений в аспирантуру и работе, которую они выполняют. Наши выпускники поступают в аспирантуру, такие как Беркли, Калифорнийский технологический институт, Чикаго, Корнелл, Гарвард, Санта-Крус и другие ведущие школы. Хотя многие из наших выпускников продолжают обучение в аспирантуре астрофизики и делают карьеру в академических кругах, наша программа очень широка; значительное число наших студентов продолжают обучение в других направлениях, включая научную политику, научное образование (один из недавних выпускников сейчас является директором по образованию в крупном планетарии), космонавтику, биологию и астробиологию, а также финансы, юридическую школу , и медицинское училище. Многие из наших студентов являются лауреатами почетных стипендий. Наша программа строгая, она призвана бросить вызов первоклассным студентам, которых регулярно привлекает Принстон, и служить им. В дополнение к научному совершенству кафедры, ее относительно небольшой размер обеспечивает неформальную атмосферу и очень доступный преподавательский состав, что очень нравится нашим специальностям. Наша программа обеспечивает выдающееся личное наставничество для студентов и семейную атмосферу, а также является гибкой и адаптируется к потребностям студентов и планам на будущее.

Принстон участвует в Слоановском цифровом обзоре неба (SDSS), крупнейшем трехмерном обзоре Вселенной, когда-либо проводившемся. SDSS — это совместная работа нескольких институтов по составлению карты Вселенной в трех измерениях путем получения цифровых изображений всего неба в северных высоких широтах и ​​красных смещений одного миллиона галактик. Студенты и преподаватели Принстона использовали данные Sloan Survey, чтобы сделать захватывающие фундаментальные открытия, такие как открытие самых далеких квазаров, известных во Вселенной, и самых крутых известных звезд. Специалисты бакалавриата работают над научным анализом этого уникального и интереснейшего исследования и участвуют в его открытиях.

Принстон был ведущим партнером Уилкинсонского микроволнового зонда анизотропии (WMAP), который измерял температуру и поляризацию флуктуаций космического микроволнового фона по всему небу и позволял точно определять космологические параметры Вселенной. Принстон возглавляет проект Atacama Cosmology Telescope (ACT), который измеряет участок южного неба с разрешением, в 10 раз превышающим разрешение WMAP. И физический, и астрономический факультет активно занимаются исследованиями в области космологии. Принстон также является ведущим учреждением Южного космологического обзора. Студенты, участвующие в этой программе, будут иметь возможность проводить исследования либо в Южной Африке, либо в Чили.

Принстон присоединился к нашим японским коллегам в проведении новой крупной научной съемки, более глубокой, чем наша предыдущая Слоанская съемка, с использованием большого телескопа SUBARU на Гавайях. Это более глубокое исследование космоса позволит изучить эволюцию галактик, квазаров и крупномасштабных структур с более раннего времени до сегодняшнего дня, а также определить распределение массы во Вселенной, наблюдаемое с помощью измерений гравитационного линзирования, среди многих других интересных тем.

Преподаватели Принстона возглавляют проект HAT по обнаружению внесолнечных планет, вращающихся вокруг других звезд, и изучению их свойств. В ходе эксперимента HAT было открыто много новых экзопланет, и многие студенты-астрофизики участвуют в этих открытиях.

Мы приглашаем вас продолжить знакомство с нашими наблюдательными центрами, нашей обширной программой вычислительной астрофизики и нашими текущими исследовательскими программами.

Новости и исследования астрофизики — Scientific American

Перейти к основному содержанию

Астрофизика

Величайшая теория Эйнштейна только что прошла самую строгую проверку

Миссия MICROSCOPE проверила принцип слабой эквивалентности на свободно падающих объектах со спутника

15 сентября , 2022 — Роберт Ли и SPACE.com

Астрофизика

Понимание внутренней работы звезд [Спонсорство]

Конни Аэртс — астрофизик и пионер астеросейсмологии. В этом году она получила премию Кавли в области астрофизики за свои исследования и руководство, которые заложили основы теории строения Солнца и звезд и произвели революцию в нашем понимании внутреннего строения звезд. ..

25 августа 2022 г. — Scientific American Custom Media

Астрофизика

Астрономы раскрывают новые подробности того, как звезды пожирают планеты

Удивительно, но некоторые миры могут выжить, будучи поглощенными солнцеподобной звездой, когда она увеличивается и становится красным гигантом.

Находя и изучая древнейшие объекты Вселенной, мы можем раскрыть скрытые фундаментальные главы космической истории

1 июля 2022 г. — Фабио Пакуччи | Мнение

Астрономия

Украинские астрономы обнаружили «экзокометы» вокруг Другой звезды

Инопланетные кометы могут пролить свет на историю своей планетарной системы

14 апреля 2022 г. — Брайли Льюис

Астрофизика

История Млечного Пути становится в центре внимания реконструировать историю нашей галактики — и они говорят, что она прожила «чрезвычайно защищенную жизнь».

5 апреля 2022 г. — Кристофер Интальята

Астрофизика

Являются ли телескопы единственным способом найти темную материю?

Если невидимая материя не появится в экспериментах или на коллайдерах частиц, возможно, нам придется найти ее в космосе

4 апреля 2022 г. — Чанда Прескод-Вайнштейн

Внеземная жизнь

Исследователи сделали новое сообщение для инопланетян

Ан обновленное сообщение может быть передано слушателям космических пришельцев в надежде установить первый контакт

30 марта 2022 г. — Даниэль Оберхаус

Астрофизика

Астрономы видят причудливый космический круг в беспрецедентных деталях

Исследователи заметили лишь несколько этих странных радиокругов и пытаются определить, что их вызывает

29 марта 2022 г. — Джасинта Боулер и журнал Nature Телескоп

Теперь, когда его зеркала сфокусированы, научные инструменты обсерватории готовятся к работе

23 марта 2022 г. — Элизабет Хауэлл и SPACE.com

Астрофизика

Юджин Паркер, тезка космического корабля НАСА «Прикосновение к Солнцу», умер в возрасте 94 лет

Выдающийся астрофизик изменил наше представление о нашей родной звезде

17 марта 2022 г. — Элизабет Хауэлл и SPACE.com Сверхновая — часть нового класса объектов

Недавно замеченный яркий свет в небе улучшает понимание астрономами звездной смерти

21 февраля 2022 г. — Брайли Льюис

Астрофизика

ArXiv.org достигает вехи и расплаты

Безудержный успех и недостаточное финансирование привели к проблемам роста сервера препринтов

10 января 2022 г. — Даниэль Гаристо За доли секунды вспышка высвободила столько энергии, сколько наше Солнце производит за 100 000 лет

5 января 2022 г. — Минди Вайсбергер и LiveScience

Астрофизика

Голливуд может взять на себя отрицание науки:

Не смотри вверх Отличный пример

В этом новом выпуске комета, несущаяся к Земле, высмеивает то, как мы отвергаем научные факты и ученых, которые их открывают

30 декабря, 2021 — Ребекка Оппенгеймер | Мнение

Астрофизика

Космический корабль НАСА «прикоснулся» к Солнцу впервые

Зонд Parker Solar Probe прошел через границу и проник в атмосферу Солнца, собирая данные, которые помогут ученым лучше понять звезды

15 декабря 2021 г. — Александра Витце и журнал Nature

Астрофизика

НАСА запускает IXPE, новый космический рентгеновский телескоп космические объекты

10 декабря 2021 г.