ASTROPHYSIK: STUDIENGEGENSTAND, GESCHICHTE, THEORIEN, ZWEIGE - ARTE - 2025

Die Astrophysik ist dafür verantwortlich, die Ansätze von Physik und Chemie zu kombinieren, um alle Körper im Weltraum als Sterne, Planeten, Galaxien usw. zu analysieren und zu erklären. Es erscheint als Zweig der Astronomie und ist Teil der Wissenschaften im Zusammenhang mit dem Studium des Universums.

Ein Teil des Untersuchungsgegenstandes hat mit der Suche nach dem Verständnis des Ursprungs des Lebens im Universum und der Funktion oder Rolle des Menschen darin zu tun. Versuchen Sie beispielsweise herauszufinden, wie sich Umgebungen mit günstigen Bedingungen für die Entwicklung des Lebens innerhalb eines Planetensystems entwickeln.

Die Astrophysik untersucht Objekte im Weltraum hinsichtlich ihrer Struktur sowie ihrer chemischen und physikalischen Zusammensetzung. Das elektromagnetische Spektrum ist Ihre Hauptinformationsquelle. Bild von WikiImages von Pixabay

Studienobjekt

Die Astrophysik hat das Ziel, den Ursprung und die Natur astronomischer Körper zu erklären. Einige der Faktoren, die es betrachtet, sind Dichte, Temperatur, chemische Zusammensetzung und Leuchtkraft.

Dieser Zweig der Astronomie nutzt das elektromagnetische Spektrum als Hauptinformationsquelle für jedes astronomische Ziel im Universum. Untersucht werden unter anderem Planeten, Sterne und Galaxien. Heute konzentriert es sich außerdem auf komplexere oder weiter entfernte Ziele wie Schwarze Löcher, Dunkle Materie oder Dunkle Energie.

Ein Großteil der modernen Technologie, die im astrophysikalischen Ansatz implementiert ist, ermöglicht es, Informationen durch Licht zu erhalten. Mit der Untersuchung des elektromagnetischen Spektrums ist diese Disziplin in der Lage, sowohl sichtbare als auch unsichtbare astronomische Körper für das menschliche Auge zu untersuchen und zu kennen.

Geschichte der Astrophysik

Das Aufkommen der Astrophysik als Zweig der Astronomie erfolgt im 19. Jahrhundert. Seine Geschichte ist voll von relevanten Vorgeschichten, in denen die Chemie eng mit optischen Beobachtungen verbunden ist. Die Spektroskopie ist die wichtigste Studientechnik für die Entwicklung der Wissenschaft und für die Analyse der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie verantwortlich.

Die Spektroskopie sowie die Etablierung der Chemie als Wissenschaft waren Elemente, die den Fortschritt der Astrophysik maßgeblich beeinflussten. 1802 entdeckt William Hyde Wollaston, Chemiker und Physiker englischer Herkunft, einige dunkle Spuren im Sonnenspektrum.

Später stellt der deutsche Physiker Joseph von Fraunhofer selbst fest, dass sich diese Spuren des optischen Spektrums der Sonne in Sternen und Planeten wie der Venus wiederholen. Von hier folgerte er, dass dies eine inhärente Eigenschaft des Lichts war. Die von Fraunhofer erstellte Spektralanalyse von Licht war eines der Muster, denen verschiedene Astronomen folgten.

Ein weiterer bekannter Name ist der des Astronomen William Huggins. 1864 konnte er durch ein Spektroskop, das er in seinem Observatorium aufgestellt hatte, mit diesem Instrument feststellen, dass es möglich war, die chemische Zusammensetzung zu bestimmen und einige physikalische Parameter der Nebel zu erhalten.

Zum Beispiel könnten die Temperatur und Dichte gefunden werden. Huggins 'Beobachtung wurde gemacht, um den Nebel NGC6543, besser bekannt als "Katzenauge", zu untersuchen.

Huggins stützte sich auf Fraunhofers Studien, um die Spektralanalyse des Sonnenlichts anzuwenden und auf die gleiche Weise für Sterne und Nebel zu verwenden. Darüber hinaus haben Huggins und der Professor für Chemie am King's College London, William Miller, viel Zeit damit verbracht, spektroskopische Untersuchungen an terrestrischen Elementen durchzuführen, um sie in den Untersuchungen der Sterne zu identifizieren.

Bis zum 20. Jahrhundert wurde die Qualität der Entdeckungen durch Instrumentenbeschränkungen beeinträchtigt. Dies motivierte den Aufbau von Teams mit Verbesserungen, die die bislang bedeutendsten Fortschritte ermöglichten.

Herausragende Theorien für das Studium der Astrophysik

Inflationstheorie des Universums

Die Inflationstheorie wurde 1981 vom Physiker und Kosmologen Alan H. Guth postuliert. Sie soll den Ursprung und die Expansion des Universums erklären. Die Idee der "Inflation" deutet auf eine Zeit exponentieller Expansion hin, die in der Welt während ihrer ersten Momente der Entstehung stattfand.

Der Inflationsvorschlag widerspricht der Urknalltheorie, eine der am meisten akzeptierten, wenn nach Erklärungen für den Ursprung des Universums gesucht wird. Während der Urknall erwartet, dass sich die Expansion des Universums nach der Explosion verlangsamt hat, besagt die Inflationstheorie das Gegenteil. "Inflation" schlägt eine beschleunigte und exponentielle Expansion des Universums vor, die große Entfernungen zwischen Objekten und eine homogene Verteilung der Materie ermöglichen würde.

Maxwells elektromagnetische Theorie

Einer der interessantesten Beiträge in der Geschichte der Naturwissenschaften sind die "Maxwell-Gleichungen" in seiner elektromagnetischen Theorie.

1865 veröffentlichte James Clerk Maxwell, spezialisiert auf mathematische Physik, eine dynamische Theorie des elektromagnetischen Feldes, in der er die Gleichungen enthüllte, durch die er die gemeinsame Arbeit zwischen Elektrizität und Magnetismus enthüllte, eine Beziehung, die seit dem 18. Jahrhundert spekuliert wurde. .

Die Gleichungen decken die verschiedenen Gesetze ab, die mit Elektrizität und Magnetismus verbunden sind, wie das Ampère-Gesetz, das Faraday-Gesetz oder das Lorentz-Gesetz.

Maxwell erkannte die Beziehung zwischen der Schwerkraft, der magnetischen Anziehung und dem Licht. Bisher wurden in der Astrophysik nur Eigenschaften wie Schwerkraft oder Trägheit bewertet. Nach Maxwells Beitrag wurde die Untersuchung elektromagnetischer Phänomene eingeführt.

Methoden zum Sammeln von Informationen

Das Spektrometer

Der Physiker Gustav Kirchhoff und der Chemiker Robert Bunsen, beide Deutsche, waren die Schöpfer des ersten Spektrometers. 1859 zeigten sie, dass jede Substanz in ihrem reinen Zustand ein bestimmtes Spektrum übertragen kann.

Spektrometer sind optische Instrumente, mit denen Licht aus einem bestimmten Teil eines elektromagnetischen Spektrums gemessen und anschließend Materialien identifiziert werden können. Die übliche Messung erfolgt durch Bestimmung der Lichtintensität.

Die ersten Spektrometer waren Grundprismen mit Abstufungen. Derzeit handelt es sich um automatische Geräte, die computergesteuert gesteuert werden können.

Astronomische Photometrie

In der Astrophysik ist die Anwendung der Photometrie wichtig, da ein Großteil der Informationen aus Licht stammt. Letzterer ist für die Messung der Lichtintensität verantwortlich, die von einem astronomischen Objekt stammen kann. Es verwendet ein Photometer als Instrument oder kann in ein Teleskop integriert werden. Mithilfe der Photometrie kann beispielsweise die mögliche Größe eines Himmelsobjekts bestimmt werden.

Astrofotografie

Es geht um die Fotografie astronomischer Ereignisse und Objekte, dazu gehören auch Bereiche des Himmels bei Nacht. Eine der Eigenschaften der Astrofotografie besteht darin, entfernte Elemente in Bilder wie Galaxien oder Nebel übersetzen zu können.

In der Beobachtungsastrophysik implementierte Zweige

Diese Disziplin konzentriert sich auf die Datenerfassung durch Beobachtung von Himmelsobjekten. Es verwendet astronomische Instrumente und die Untersuchung des elektromagnetischen Spektrums. Ein Großteil der Informationen, die in jedem Teilzweig der Beobachtungsastrophysik erhalten werden, haben mit elektromagnetischer Strahlung zu tun.

Radioastronomie

Das Untersuchungsobjekt sind Himmelsobjekte, die Radiowellen aussenden können. Dabei werden astronomische Phänomene berücksichtigt, die normalerweise in anderen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums unsichtbar oder verborgen sind.

Für Beobachtungen auf dieser Ebene wird ein Radioteleskop verwendet, ein Instrument zur Wahrnehmung von Funkwellenaktivitäten.

Infrarotastronomie

Es ist ein Zweig der Astrophysik und Astronomie, in dem Infrarotstrahlung von Himmelsobjekten im Universum untersucht und nachgewiesen wird. Dieser Zweig ist ziemlich breit, da alle Objekte Infrarotstrahlung emittieren können. Dies impliziert, dass diese Disziplin das Studium aller existierenden Objekte im Universum umfasst.

Die Infrarotastronomie kann auch kalte Objekte erkennen, die von optischen Instrumenten, die mit sichtbarem Licht arbeiten, nicht wahrgenommen werden können. Sterne, Teilchenwolken, Nebel und andere sind einige der Raumobjekte, die wahrgenommen werden können.

Optische Astronomie

Es ist auch als Astronomie für sichtbares Licht bekannt und die älteste Untersuchungsmethode. Die am weitesten verbreiteten Instrumente sind das Teleskop und die Spektrometer. Diese Art von Instrument arbeitet im Bereich des sichtbaren Lichts. Diese Disziplin unterscheidet sich von den vorherigen Zweigen, weil sie keine unsichtbaren Lichtobjekte untersucht.

Künstlerische Darstellung eines Gammastrahlenausbruchs
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Gammastrahlenastronomie

Es ist derjenige, der für die Untersuchung der Phänomene oder astronomischen Objekte zuständig ist, die Gammastrahlen erzeugen können. Letztere sind Strahlung mit sehr hoher Frequenz, höher als Röntgenstrahlung, und ihre Quelle ist ein radioaktives Objekt.

Gammastrahlen können sich unter anderem in astrophysikalischen Systemen mit sehr hoher Energie wie Schwarzen Löchern, Zwergsternen oder Supernova-Überresten befinden.

Relevante Konzepte

Elektromagnetisches Spektrum

Es ist ein Energieverteilungsbereich, der sich auf elektromagnetische Wellen bezieht. In Bezug auf ein bestimmtes Objekt ist es definiert als die elektromagnetische Strahlung, die in der Lage ist, jedes Objekt oder jede Substanz sowohl auf der Erde als auch im Weltraum zu emittieren oder zu absorbieren. Das Spektrum umfasst sowohl für das menschliche Auge sichtbares als auch unsichtbares Licht.

Astronomisches Objekt

In der Astronomie wird ein astronomisches oder himmlisches Objekt jede Entität, Menge oder physikalische Zusammensetzung genannt, die sich auf natürliche Weise im beobachtbaren Teil des Universums befindet. Astronomische Objekte können Planeten, Sterne, Monde, Nebel, Planetensysteme, Galaxien, Asteroiden und andere sein.

Strahlung

Es bezieht sich auf die Energie, die von einer Quelle kommen und sich durch den Raum bewegen und sogar andere Materialien durchdringen kann. Einige bekannte Arten von Strahlung sind Radiowellen und Licht. Eine andere Art bekannter Strahlung ist "ionisierende Strahlung", die durch Quellen erzeugt wird, die geladene Teilchen oder Ionen emittieren.

Verweise

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