Astrofisica

L’astrofisica es una branca de l'astronomia que concernís subretot la fisica e l'estudi de las proprietats dels objèctes de l'univèrs (estelas, planetas, galaxias, mitan interstellar per exemple), coma lor luminositat, lor densitat, lor temperatura e lor composicion quimica.

Actualament, los astronòms an una formacion en astrofisica e lors observacions son generalament estudiadas dins un contèxte astrofisic, de biais qu'aquelas doas disciplinas se destrian de mens en mens.

Disciplinas de l'astrofisica

Existís diferentas disciplinas en astrofisica:

L’astrofisica essent un subjècte fòrça vast, los astrofisicians utilizan generalament mai d'una disciplina de la fisica, que la mecanica, l’electromagnetisme, la mecanica estatistica, la termodinamica, la mecanica quantica, la relativitat, la fisica nucleara, la fisica de las particulas, la fisica atomica e moleculara.

Istoric

Del mai luènh que remontan las donadas istoricas, se tròba de pròvas de l’existéncia de l’astronomia. Pendent longtemps, l’astronomia èra una disciplina plan distinta de la fisica. Dins la pensada aristoteliciana, lo monde celèst tendiá a la perfeccion, amb los còrses celèstes que semblavan d'èsser d'esfèras perfèctas circulant sus d'orbitas perfèctament circularas, alara que lo monde terrèstre sembla condemnat a l’imperfeccion. Aqueles dos mondes podián doncas pas èsser ligats.

Aristarc de Samos (310 AbC. - 250 AbC.) foguèt lo primièr a avançar l’idèa que lo movement dels còrses celèstes se podiá explicar per la rotacion de las planetas del Sistèma Solar (que la Tèrra) a l'entorn del Solelh. Malurosament, a l’epòca, la vision geocentrica de l’univèrs prevaliá e la teoria eliocentrica d’Aristarc foguèt declarada extravaganta e eretica. Aquela vision demorèt fins qu’un astronòm, Nicolau Copernic tornèsse afirmar lo modèl eliocentric al sègle XVI. En 1609, mercé a la luneta astronomica qu'aviá inventat, Galilèu descobriguèt las quatre lunas mai brilhantas de Jupitèr, e mostrèt que viravan totas a l'entorn d'aquela planeta. Aquela descobèrta anava fòrça al contrari del dògma de la Glèisa Catolica de l’epòca. Escapèt a una pena sevèra en pretendent que son òbra èra pas qu'un pur trabalh matematic e doncas purament abstrach, a respècte de la filosofia naturala (la fisica).

A partir de las donadas precisas d’observacions (subretot dempuèi l’observatòri de Tycho Brahe), de recèrcas se faguèron per trobar una explicacion teorica al comportament observat. Dins un primièr temps, solas de leis empiricas foguèron formuladas, coma las leis de Kepler sul movement planetari a la començança del sègle XVII. Qualques ans pus tard, Isaac Newton faguèt lo ligam entre las leis de Kepler e la dinamica de Galilèu. Descobriguèt en efècte que las meteissas leis regissián la dinamica dels objèctes sus Tèrra e lo movement dels astres dins lo Sistèma Solar. La mecanica celèsta, aplicacion de la gravitat newtoniana e de las leis de Newton per explicar las leis de Kepler sus los movements de las planetas, foguèt la primièra unificacion de l’astronomia e de la fisica.

Aprèp qu’Isaac Newton aguèt publicat son libre, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, la navigacion maritima cambièt radicalament. A partir de 1670, lo monde entièr foguèt mesurat amb d’instruments modèrnes donant la latitud e de relòtges. Los besonhs de la Marina provoquèron l’amelioracion progressiva dels instruments e de las observacions astronomicas, donant atal mai de donadas als scientifics.

A la fin del sègle XIX, se descobriguèt que la lutz del Solelh se podiá descompausar en un espèctre de linhas coloradas. D'experiéncias amb de gases caufats mostrèron pus tard que las meteissas linhas èran presentas dins lor espèctre. Aquelas linhas especificas correspondián a un element quimic unic. Aquò foguèt la pròva que los elements quimics presents dans lo Solelh se podián trobar sus Tèrra. En efècte, l’èli foguèt d’en primièr descobèrt dins l'espèctre del Solelh, que son nom, e sonque mai tard sus Tèrra. Al sègle XX, l'espectroscopia (l’estudi d'aquelas linhas espectralas) se desvolopèt, subretot amb las avançadas de la fisica quantica que podiá explicar las observacions experimentalas e astronomicas^[1].

Fisica de l'observacion

La majoritat de las observacions en astrofisica son efectuadas en utilizant l'espèctre electromagnetic.

La radioastronomia estúdia los rais cosmics qu'an una longor d'onda superiora a qualques millimètres. Las ondas ràdios son generalament emesas pels objèctes freds, coma los gas interstellars o los nívols de posca. La radiacion microonda del fons difús cosmologic ven de la lutz del Big Bang que subís un desencalatge cap al roge. Los pulsars foguèron detectats d'en primièr per de frequéncias microondas. L’estudi d'aquelas frequéncias demanda de radiotelescòpis fòrça gròs.
L’astronomia infraroja estúdia las radiacions que lor longor d’onda es tròp granda per èsser visibla e pus pichona que las ondas ràdio. Las observacions en infraroge se fan generalament amb de telescòpis similars als telescòpis optics. Los objèctes astrofisics qu'emeton subretot en infraroge son, subretot, mai freds que las estelas, coma las planetas o ben las galaxias infrarojas per exemple.
L’astronomia optica es la forma mai anciana de l'astronomia. Los instruments pus corrents son los telescòpis associats a un captor de carga coblada o dels espectroscòpis. Coma l’atmosfèra terrèstra interferís un pauc amb las observacions fachas, l’optica adaptativa e los telescòpis espacials faguèron lor aparicion per obtenir la melhora qualitat d'imatge possibla. A aquela escala, las estelas son fòrça visiblas, e fòrça espèctres quimics pòdon èsser observats dins la composicion quimica d’estelas, de galaxias o de nebulosas.
L’astronomia dins l'ultraviolet, l'Astronomia dels rais X o dels rais gamma estúdia los fenomèns fòrça energetics coma los pulsars binaris, los traucs negres o los magnetars. Aquelas radiacions penètran dificilament l’atmosfèra de la Tèrra, i a doncas pas que doas possibilitats per las expleitar, los telescòpis espacials e les telescòpis Cherenkov atmosferics. Lo RXTE, lo telescòpi de rais X Chandra e l’observatòri de rais gamma Compton son d'observatòris del primièr tipe. Lo sistèma estereoscopic de nauta energia (HESS) e lo telescòpi MAGIC fan partida de la segonda categoria.

Fòrça pauc de causas situadas a granda distància, levat las radiacions electromagneticas, pòdon èsser observadas dempuèi la Tèrra. Qualques observatòris d’ondas gravitacionalas foguèron bastits mas aquelas ondas son fòrça dificilas de detectar. Existisson tanben qualques observatòris de neutrinos per l’estudi del Solelh, subretot. Los rais cosmics son de particulas de nauta energia que son observadas quand tustan l’atmosfèra terrèstra.

Las observacions diferisson tanben sus l'escala de temps que considèran. Gaireben totas las observacions opticas s'espandisson sus mai d'unas minutas, o oras, de biais que los fenomèns que evoluan pus rapidament qu'aquel interval de temps son pas visibles. Pasmens, las donadas istoricas de qualques objèctes s’espandisson sus de sègles o de millenaris. Las observacions ràdio, elas, se concentran sus d'eveniments a l’escala de la millisegonda (pulsar millisegonda) o combina las donadas de mai d'uns ans. Las informacions obtengudas a aquelas diferentas escalas permeton d'accedir a de resultats diferents.

L’estudi del Solelh nòstre ten una plaça particulara dins l’astrofisica d'observacion. De fach de la granda distància que se tròban las autras estelas, los detalhs que se pòt acquerir sul Solelh son fòrça mai importants que poiriam observar sus las autras estelas. La compreneson del Solelh es tanben un guide per nòstre coneissença de las autras estelas.

L’evolucion estellara, lo subjècte qu'estúdia cossí càmbian las estelas, es sovent modelizada en plaçant los diferents tipes d’estelas a lor posicion sul diagrama de Hertzsprung-Russell. Aquel diagrama representa l’estat d’un objècte estellar, de sa naissença a sa disparicion. La composicion materiala dels objèctes astronomics pòt sovent èsser estudiada en utilizant:

l'espectroscopia
la radioastronomia
l’astronomia neutrino

Astrofisica teorica

Los astrofisicians utilizan una granda varietat d’aisinas coma los modèls analitics o la simulacion numerica sus ordinator. Cada aisina a sos avantatges. Los modèls analitics d’un processus son generalament melhors per obtenir lo foncionament intèrne. Los modèls numerics, eles, pòdon revelar l’existéncia de fenomèns e d’efèctes que se poirián pas veire autrament^[2]^,^[3].

Los teoricians en astrofisica ensajan de crear de modèls teorics e de comprendre las consequéncias observablas d'aqueles modèls. Aquò ajuda los observators a cercar las donadas que pòdon negar un modèl o ajudar dins la causida entre d'alternativas o modèls contradictòris.

Los teoricians ensajan tanben de produire o modificar de modèls per prene en compte de donadas novèlas. En cas de contradiccion, la tendéncia generala es d'ensajar de far de modificacions minimas del modèl per l'adaptar a las donadas. Dins de cases, una granda quantitat de donadas incoerentas de repeticion pòt menar a l'abandon total d'un modèl.

Los subjèctes estudiats pels teoricians en astrofisica inclusent l’evolucion e la dinamica estellara, la formacion de las galaxias, las estructuras materialas de granda escala de l’Univèrs, l’origina dels rais cosmics, la relativitat generala e la cosmologia fisica, amb l’ajuda de la teoria de las còrdas e la fisica de las particulas. L’astrofisica relativista servís d’aisina per evaluar las proprietats de las estructuras de granda escala. Per aquelas estructuras, la gravitacion a un ròtle important dins los fenomèns fisics estudiats e servís de basa per la fisica dels traucs negres e l’estudi de las ondas gravitacionalas.

D'entre las teorias estudiadas e los modèls reconeguts en astrofisica, se pòt trobar lo Modèl ΛCDM qu'inclusís lo Big Bang, l’inflacion cosmica, la matèria negra e las teorias fondamentalas de la fisica.

Qualques exemples de processus:

Processus Fisic	Aisina Experimentala	Modèl Teoric	Explica / Predich
Gravitadion	Radiotelescòpis	Efèct Nordtvedt	Emergéncia d'un sistèma planetari
Fusion nucleara	Espectroscopia	Evolucion de las estelas	Cossí brilhan las estelas e cossí se forman los metals
Big Bang	Telescòpi espatial Hubble, COBE	Expandiment de l'Univèrs	Edat de l'Univèrs
Fluctuacions quanticas		Inflacion cosmica	Problèma de planeïtat
Esfondrament gravitacional	Astronomia dels rais X	Relativitat generala	Traucs negres al centre de la galaxia d'Andromèda
Cicle carbòni azòt oxigèn de las estelas

L'energia sorna e la matèria negra son actualament los principals subjèctes de recèrca en astrofisica, essent donat que lor descobèrta e la controvèrsia sus lor existéncia es eissida de l'estudi de las galaxias.

Nòtas e referéncias

↑ (en)Frontiers of Astrophysics : Workshop Summary, H. Falcke, P. L. Biermann
↑ (en)H. Roth, A Slowly Contracting or Expanding Fluid Sphere and its Stability, Phys. Rev. (39, p;525–529, 1932)
↑ A.S. Eddington, Internal Constitution of the Stars

Vejatz tanben

Wikimedia Commons prepausa de documents multimèdia liures sus Astrofisica.

Articles connèxes

Ligams extèrnes

(fr)Servici d'astrofisica del CEA
(en)Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology from the American Institute of Physics
(en)Virtual Institute of Astroparticle Physics
(fr)Formations en astronomie et astrophysique, Observatòri de París
(en)Prof. Sir Harry Kroto, NL, Astrophysical Chemistry Lecture Series. 8 Freeview Lectures provided by the Vega Science Trust
(en)'The Mathematician Who Can't Add Up' Cosmologist Emma King Freeview 'Snapshots video' by the Vega Science Trust
(en)Stanford Linear Accelerator Center, Stanford, California
(en)Institute for Space Astrophysics and Cosmic Physics
Lo site de l'ARENA

[1] (en)Frontiers of Astrophysics : Workshop Summary, H. Falcke, P. L. Biermann

[2] (en)H. Roth, A Slowly Contracting or Expanding Fluid Sphere and its Stability, Phys. Rev. (39, p;525–529, 1932)

[3] A.S. Eddington, Internal Constitution of the Stars

[1]

[2]

[3]