ასტროფიზიკა

ასტროფიზიკამეცნიერება, რომელიც იყენებს ფიზიკის მეთოდებსა და პრინციპებს ასტრონომიული ობიექტებისა და ფენომენების შესწავლის მიზნით.[1][2] შესასწავლ საგნებს შორისაა მზე, სხვა ვარსკვლავები, გალაქტიკები, ექსტრასოლარული პლანეტები, ვარსკვლავთშორისი სივრცეები და კოსმოსური მიკროტალღური ფონი.[3][4] მათი ემისები გაფანტულია ელექტრომაგნიტური სპექტრის ყველა ნაწილში და შეისწავლის ისეთ მახასიათებლებს, როგორებიცაა სინათლე, სიმკვრივე, ტემპერატურა და ქიმიური შედგენილობა. რადგან ასტროფიზიკა ფართო საგანია, ასტროფიზიკოსები იყენებენ ფიზიკის უამრავი დარგის ცნებებსა თუ მეთოდებს, მათ შორის კლასიკური მექანიკის, ელექტრომაგნეტიზმის, სტატიკური მექანიკის, თერმოდინამიკის, კვანტური მექანიკის, ფარდობითობის, ბირთვული ფიზიკის, ატომური ფიზიკის და მოლეკულური ფიზიკისა.

შავი ხვრელი

პრაქტიკაში, თანამედროვე ასტრონომიული კვლევები ხშირად მოიცავს თეორიული ფიზიკის დიდ ნაწილს. ზოგიერთი დაკვირვება მოიცავს შავი მატერიის, შავი ენერგიისა და შავი ხვრელის თვისებების გამოკვლევის მცდელობებს რათა დადგინდეს შესაძლებელია თუ არა დროში მოგზაურობა, შესაძლებელია თუ არა ჭიის ხვრელების წარმოქმნა და არსებობს თუ არა მულტისამყარო. ასტროფიზიკა ასევე შეისწავლის მზის სისტემის ფორმაციასა და ევოლუციას, სტერალურ დინამიკას, გალაქტიკების ფორმაციასა და ევოლუციას, მაგნეტოჰიდროდინამიკას, მატერიის დიდ სტრუქტურებს სამყაროში, კოსმოსური რადიაციის წარმოშობას, ზოგად ფარდობითობას სიმებიანი კოსმოლოგიისა და ასტრონაწილაკური ფიზიკის ჩათვლით.

წარმოშობა რედაქტირება

ასტროფიზიკის ფესვები შეიძლება ვიპოვოთ XVII საუკუნეში, რომელშიც ციური სხეულებისა და დედამიწისთვის ერთი და იგივე კანონები მიიღეს.[5] ამ პერიოდში ისეთი ადამიანები ცხოვრობდნენ, რომლებიც გარკვეულნი იყვნენ როგორც ფიზიკაში, ისევე ასტრონომიაში, სწორედ ასეთმა ადამიანებმა ჩაუყარეს საფუძველი ასტროფიზიკას. დღეს ამ დარგის განმავითარებლებად და განმავრცობლებად ითვლებიან სამეფო ასტრონომიული საზოგადოების წარმომადგენლები და ისეთი პროფესორები, როგორებიც არიან ლაურენს კრაუსი, სტივენ ჰოუკინგი, ჰუბერტ რივზი, კარლ სეიგანი და ნილ დეგრას ტაისონი. ეს ადამიანები ასწავლიან ახალგაზრდა მოსწავლეებს ასტროფიზიკიას, მის ისტორიას და ცდილობენ, მომავალი ასტროფიზიკოსთა საზოგადოება სწორ გზაზე დააყენონ.[6][7][8]

ისტორია რედაქტირება

 
სხვადასხვა სპექტრების გამოსახულებები

ზოგადად, ასტრონომია ისეთივე ძველია, როგორც თავად ჩაწერილი ისტორია, მიუხედავად ამისა, ის მაინც ძალიანაა დაშორებული ზოგადი სახმელეთო ფიზიკისგან. არისტოტელესეულ მსოფლიომხედველობაში ციური სხეულები უცვლელი სფეროები იყვნენ, რომლებიც უცვლელ წრიულ ტრაექტორიაზე მოძრაობდნენ, ხოლო დედამიწა იყო რეალური სამყარო, რომელიც ვითარდებოდა, იზრდებოდა და უძლებდა უამრავ განადგურებას. დედამიწის ტრაექტორია, არისტოტელეს[9][10] აზრით, იყო სწორი ხაზი, რომელიც სრულდებოდა მაშინ, როდესაც სხეული დანიშნულების ადგილს მიაღწევდა. შესაბამისად, იმ პერიოდში დადგინდა, რომ დედამიწა და ციური სხეულები ფუნდამენტურად განსხვავებული მატერიისაგან შედგებოდა, ვიდრე დედამიწური მატერია იყო. XVII საუკუნეში ისეთმა ფილოსოფოსებმა, როგორებიცაა გალილიო გალილეი,[11] დეკარტი[12] და ნიუტონი,[13] დაიწყეს ფიქრი იმაზე, რომ სამყაროს ყველა ნაწილი და განზომილება შედგებოდა ერთი ტიპის მატერიისგან და იქ მოქმედებდნენ ერთნაირი ბუნებრივი წესები ერთნაირ ფიზიკურ მუდმივებთან ერთად.[5] მათი ყველაზე დიდი დაბრკოლება ის იყო, რომ მათ არ გააჩნდათ ამ კვლევებისთვის საჭირო იარაღები და მოწყობილებები, რადგან ისინი იმ დროს უბრალოდ გამოგონებულიც კი არ იყო.[14]

ასტროფიზიკა XIX საუკუნეში რედაქტირება

შემდეგ, XIX საუკუნეში, ასტრონომიული გამოკვლევები ფოკუსირებულია ციური სხეულების შუამდგომლობებისა და მათი გადაადგილებების გამოთვლებზე,[15][16] ეს ახალი ასტრონომია იყო, რომელსაც ასტროფიზიკა უწოდეს. ის წარმოიშვა მაშინ, როდესაც უილიამ ვოლასტონმა და იოზეფ ფრაუნჰოფერმა აღმოაჩინეს, რომ როდესაც მზე სინათლეს აფრქვევდა, ამ დროს მზეზე ჩნდებოდნენ ბნელი ხაზები (ის ადგილები მზეზე, სადაც თითქმის სინათლე ან არ საერთოდ არ არის), რომლებსაც აკვირდებოდნენ სპექტრებად გადაქცევის შემდეგ.[17] 1860 წლისთვის, ფიზიკოსმა გუსტავ კირხჰოფმა და ქიმიკოსმა რობერტ ბუნსენმა მოახდინეს დემონსტრირება იმისა, რომ ბნელ ხაზების სპექტრს შეესაბამება ნათელი ხაზების სპექტრი სხვადასხვა აირში, ასეთ შესაბამის ხაზებს სპეციფიურ ხაზებს უწოდებენ, ისინი შეესაბამებიან უნიკალერ ქიმიურ ელემენტებს.[18] კირხჰოფმა დაადგინა, რომ მზის სპექტრები გამოწვეული იყო მზის ატმოსფეროში ქიმიური ელემენტის აბსორბციის შედეგად.[19] ასევე, ეს ელემენტები მზისა და სხვა ვარსკვლავების გარდა არსებობენ დედამიწაზეც.

ნორმან ლოკერის კვლევა რედაქტირება

ამ კვლევების პარალელურად მიმდინარეობდა მზისა და სხვა ვარსკვლავების სპექტრების შესწავლა ნორმან ლოკერის მიერ, რომელმაც 1863 წელს დააფიქსირა როგორც ნათელი, ისე ბნელი ხაზები და ამით დაამტკიცა კირხჰოფის კვლევები. ქიმიკოს ედუარდ ფრანკლანდთან მუშაობისას მათი მიზანი იყო ელემენტების სპექტრებზე დაკვირვება სხვადასხვა ტემპერატურასა და წნევაზე, მაგრამ მათ ვერ შეძლეს მზის სპექტრის ყვითელი ხაზების ასოცირება რომელიმე იმ დროს ცნობილ ელემენტთან. მაგრამ, სამაგიეროდ, მათ მზის სპექტრის ყვითელ ხაზებშიც აღმოაჩინეს ახალი ელემენტი, რომელსაც ბერძნული მზის ღმერთის ჰელიოსის საპატივცემულოდ ჰელიუმი დაარქვეს.[20][21]

პროგრამა „ქალი კომპიუტერები“ რედაქტირება

1885 წელს ედუარდ პიკერინგი სათავეში ჩაუდგა ამბიციურ პროგრამას ჰარვარდის უნივერსიტეტის ობსერვატორიაში. მის გუნდს "ქალი კომპიუტერები" ერქვა (ვილიამინა ფლემინგი, ანტონია მაური და ანი ქენონი). ისინი კლასიფიკაციას უწევდნენ მათ მიერ ფოტოგრაფიულ ფილებზე ჩაწერილ სპექტრებს. 1890 წლისთვის მათ ჰქონდათ 10 000-მდე ვარსკვლავის კატალოგი და ისინი დანაწილებული იყვნენ 13-ზე მეტ სპეციფიურ ტიპად. ედუარდ პიკერინგის ხედვებზე დაყრდნობით ანი ქენონმა 1924 წლისთვის კატალოგი გაზარდა 250 000 ვარსკვლავამდე. ჰარვარდის უნივერსიტეტის ეს კლასიფიკაცია სამყარომ გამოყენებაში 1922 წელს მიიღო.[22]

ასტროფიზიკური ჟურნალი რედაქტირება

1895 წელს, ჯორჯ ჰეილი და ჯეიმზ კილერი, 10 ევროპელ და ამერიკელ რედაქტორთან ერთად,[23] უშვებენ ასტროფიზიკურ ჟურნალს: ასტროსკოპების საერთაშორისო მიმოხილვა და ასტრონომიული ფიზიკა,[24] ამ ჟურნალს უნდა შეევსო იმ დროს გაჩენილი „ხვრელები“ ასტრონომიასა და ფიზიკას შორის, სტატიები იბეჭდებოდა ასტრონომიულ მიღებულებებზე ასტროსკოპის შესახებ რომელიც ახლოს იყო ასტროფიზიკასთან, ტალღების დაშორების ჩათვლით მეტალურ და აირულ სპექტრებს შორის, ასევე აქ შედის რადიაციასა და აბსოროფციაზე, თეორიები მზეზე, მთვარეზე, პლანეტებზე, კომეტებზე, ასტეროიდებსა და ნებულაზე, ასევე იბეჭდებოდა ინსტრუქციები ტელესკოპებსა და ლაბორატორიებზე.[23]

ასტროფიზიკა XX საუკუნის დასაწყინში რედაქტირება

XX საუკუნის 20-იან წლებში ჰეტრსპრუნგ-რუსელის დიაგრამა კვლავ გამოიყენებოდა ვარსკვლავებისა და მათი ევოლუციის კლასიფიცირება, არტურ ედინგტონმა აღმოაჩინა რომ ბირთვული შერწყმა ხორციელდებოდა ვარსკვლავებში,[25][26] ამ დროს კი ვარსკვლავური ენერგია იყო სრული იდუმალება, ედინგტონმა ზუსტად გამოთვალა თუ წყალბადის რა მასა ერწყმებოდა ჰელიუმს, ამ დროს თავისუფლდება კოლოსალული რაოდენობის ენერგია რომელიც ალბერტ აინშტაინის E = mc2 ტოლობით დადგინდა. ეს იყო პრაქტიკულად შეუძლებელი გამოკვლევა თერმობირთვული ენერგიის აღმოჩენამდე, და მაინც ვარსკვლავები შეიცავენ წყალბადის ისეთ რაოდენობას რომელიც ჯერ არსად არ აღმოჩენილა.

სესილია გაპოსჩკინის კვლევა და მისი დესერტაცია რედაქტირება

1925 წელს სესილია ელენა პაინმა (შემდგომში სესილია პაინ-გაპოსჩკინი) დაწერა სადოქტორო დესერტაცია რადკლიფის კოლეჯში, რომელშიც მან აღიარა იონიზაციის თეორია, რომ ვარსკვლავურ ატმოსფეროში სპექტრალური მინები დაკავშირებულია ვარსკვლავთა ტემპერატურასთან,[27] ყველაზე მეტად კი აღსანიშნავია ის, რომ მან დაადგინა, რომ წყალბადი და ჰელიუმი ვარსკვლავის პრინციპული შემადგენელი ნივთიერებებია. ეს იმდენად მოულოდნელი აღმოჩენა იყო, რომ სესილიას მოსთხოვეს ეს ნაწილი ამოეშალა თავისი დესერტაციიდან, მაგრამ სულ მალე მისი დაკვირვებები და აღმოჩენები ცდებით დამტკიცდა.[28]

სხვადასხვა გამოსხივებები და ტალღები რედაქტირება

 
სუპერნოვა ამოფრქვევა LMC N 63A გამოსახულია რენტგენული (ლურჯი), ოპტიკური (მწვანე) და რადიო (წითელი) გამოსხივებები

XX საუკუნის მიწურულს ასტრონომიული სპექტრების კვლევა გადავიდა გამოსხივებებისა და ტალღების კვლევებზე, როგორიცაა: ოპტიკური, რენტგენული და გამა გამოსხივებები.[29] XXI საუკუნეში ეს დარგი გაიზარდა გრავიტაციული ტალღების კვლევების საფუძველზე.

დაკვირვებითი ასტროფიზიკა რედაქტირება

დაკვირვებითი ასტრონომია არის ასტრონომიული მეცნიერება. ის მოიცავს ჩაწერილ მონაცემებს თეორიულ ასტროფიზიკასთან კონტრასტში, რომელიც მიზნად ისახავს გაზომვადი შედეგის ფიზიკური მოდელის აღმოჩენას. ის ციურ სცხეულებზე ტელესკოპითა და სხვადასხვა აპარატით დაკვირვებების პრაქტიკაა.

დაკვირვებითი ასტროფიზიკის ძირითადი დაკვირვებები ელექტრომაგნიტური სპექტრით ხორციელდება.

თეორიული ასტროფიზიკა რედაქტირება

თეორიული ასტროფიზიკა იყენებს ხელსაწყოების ფართო ვარიაციებს, მაგალითად ანალიტიკურ მოდელსა (ვარსკვლავის თვისებების დასადგენად) და კომპიუტერულ სიმულაციას. თითოეულ მათგანს გააჩნია დადებითი და უარყოფითი მხარე. ანალიტიკური მოდელით შესაძლებელია ვარსკვლავის ზედაპირის შესწავლა, ხოლო კომპიუტერული სიმულაცია გამოიყენება ვარსკვლავის შიგნიდან შესასწავლად და იმის გასაგებად, თუ რა ხდება მის გულში. თეორიტიკოსები ასტროფიზიკაში ცდილობენ, შექმნან სახვადასხვა ციური სხეულის კომპიუტერული მოდელი (სიმულაციები) და ისე დააკვირდნენ მას. ეს დამკვირვებლებს ეხმარება, მიიღონ მონაცემები სხეულების შესახებ და შემდეგ მათი პრაქტიკული შესწავლის გზები აირჩიონ.[30][31]

თეორიტიკოსები ასევე ცდილობენ შეცვალონ სიმულირებული სხეულები ახალი მონაცემების მიღების მიზნით. ამრიგად, თეორიტიკოსების მთავარი მიზანია რაც შეიძლება ნაკლები ცვლილების გაკეთება მონაცემების რეალობასთან მორგების მიზნით, რადგან ბევრი ცვლილება მათ მოდელების მიტოვებისაკენ უბიძგებს.

თეორიული ასტროფიზიკა შეისწავლის: სტერალურ დინამიკასა და ევოლუციას; გალაქტიკის ფორმაციასა და ევოლუციას; მაგნეტოჰიდროდინამიკას; მატერიის დიდ სტრუქტურებს სამყაროში; კოსმოსური რადიაციის წარმოშობას; ზოგად ფარდობითობის თეორიასა და ფიზიკურ კოსმოლოგიას, სიმებიანი კოსმოლოგიისა და ასტრონაწილაკური ფიზიკის ჩათვლით. ასტროფიზიკური ფარდობითობა ემსახურება შავი ხვრელებისა და გრავიტაციული ტალღების შესწავლას.

ზოგ ზოგადად აღიარებულ თეორიას შეისწავლის თეორიული ასტროფიზიკა, ესენია: დიდი აფეთქება, კოსმოსური ინფლექცია, შავი მატერია, შავი ენერგია და ფიზიკის ფუნდამენტური თეორიები. ხოლო ჭიის ხვრელები მიეკუთვნებიან იმ ჰიპოთეზებისა და თეორიების რიცხვს, რომლებიც არავის დაუდასტურებია და არავის აღმოუჩენია, მაგრამ არსებობს მათი არსებობის თეორიული შესაძლებლობა.

იხილეთ აგრეთვე რედაქტირება

რესურსები ინტერნეტში რედაქტირება

სქოლიო რედაქტირება

  1. Keeler, James E. (November 1897), "The Importance of Astrophysical Research and the Relation of Astrophysics to the Other Physical Sciences", The Astrophysical Journal 6 (4): 271–288,
  2. astrophysics. Merriam-Webster, Incorporated. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 10 June 2011. ციტირების თარიღი: 2011-05-22.
  3. Focus Areas – NASA Science. nasa.gov.
  4. astronomy. Encyclopædia Britannica.
  5. 5.0 5.1 Burtt, Edwin Arthur (2003), The Metaphysical Foundations of Modern Science (second revised რედ.), Mineola, NY: Dover Publications, pp. 30, 41, 241–2, ISBN 978-0-486-42551-1, https://books.google.com/books/about/The_Metaphysical_Foundations_of_Modern_S.html?id=G9WBMa1Rz_kC
  6. D. Mark Manley. (2012) Famous Astronomers and Astrophysicists. Kent State University. ციტირების თარიღი: 2015-07-17.
  7. The science.ca team. (2015) Hubert Reeves – Astronomy, Astrophysics and Space Science. GCS Research Society. ციტირების თარიღი: 2015-07-17.
  8. Neil deGrasse Tyson. Hayden Planetarium (2015). ციტირების თარიღი: 2015-07-17.
  9. Lloyd, G. E. R. (1968). Aristotle: The Growth and Structure of His Thought. Cambridge: Cambridge University Press, გვ. 134–135. ISBN 978-0-521-09456-6. 
  10. Cornford, Francis MacDonald [1937] (c. 1957). Plato's Cosmology: The Timaeus of Plato translated, with a running commentary. Indianapolis: Bobbs Merrill Co, გვ. 118. 
  11. Galilei, Galileo (1989-04-15), Van Helden, Albert, რედ., Sidereus Nuncius or The Sidereal Messenger, Chicago: University of Chicago Press, 1989, pp. 21, 47, ISBN 978-0-226-27903-9
  12. Edward Slowik. (2013) Descartes' Physics. Stanford Encyclopedia of Philosophy. ციტირების თარიღი: 2015-07-18.
  13. Westfall, Richard S. (1983-04-29), Never at Rest: A Biography of Isaac Newton, Cambridge: Cambridge University Press (გამოქვეყნების თარიღი: 1980), pp. 731–732, ISBN 978-0-521-27435-7
  14. Ladislav Kvasz (2013). „Galileo, Descartes, and Newton – Founders of the Language of Physics“ (PDF). Institute of Philosophy, Academy of Sciences of the Czech Republic. ციტირების თარიღი: 2015-07-18. დამოწმება journal საჭიროებს |journal=-ს (დახმარება)
  15. Case, Stephen (2015), "'Land-marks of the universe': John Herschel against the background of positional astronomy", Annals of Science 72 (4): 417–434, , PMID 26221834
  16. Donnelly, Kevin (September 2014), "On the boredom of science: positional astronomy in the nineteenth century", The British Journal for the History of Science 47 (3): 479–503, , https://zenodo.org/record/999531
  17. Hearnshaw, J.B. (1986). The analysis of starlight. Cambridge: Cambridge University Press, გვ. 23–29. ISBN 978-0-521-39916-6. 
  18. Kirchhoff, Gustav (1860), "Ueber die Fraunhofer'schen Linien", Annalen der Physik 185 (1): 148–150, , https://zenodo.org/record/1423666
  19. Kirchhoff, Gustav (1860), "Ueber das Verhältniss zwischen dem Emissionsvermögen und dem Absorptionsvermögen der Körper für Wärme und Licht", Annalen der Physik 185 (2): 275–301,
  20. Cortie, A. L. (1921), "Sir Norman Lockyer, 1836 – 1920", The Astrophysical Journal 53: 233–248,
  21. Jensen, William B. (2004), "Why Helium Ends in "-ium"", Journal of Chemical Education 81 (7): 944–945, , http://www.che.uc.edu/jensen/W.%20B.%20Jensen/Reprints/115.%20Helium.pdf
  22. Hetherington, Norriss S.; McCray, W. Patrick, Weart, Spencer R., რედ., Spectroscopy and the Birth of Astrophysics, American Institute of Physics, Center for the History of Physics, https://www.aip.org/history/cosmology/tools/tools-spectroscopy.htm. წაკითხვის თარიღი: July 19, 2015 დაარქივებული September 7, 2015[Date mismatch], საიტზე Wayback Machine.Category:Webarchive-ის თარგის შეტყობინებები
  23. 23.0 23.1 Hale, George Ellery (1895), "The Astrophysical Journal", The Astrophysical Journal 1 (1): 80–84,
  24. თარგი:List journal
  25. Eddington, A. S. (October 1920), "The Internal Constitution of the Stars", The Scientific Monthly 11 (4): 297–303
  26. Eddington, A. S. (1916). „On the radiative equilibrium of the stars“. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 77: 16–35. Bibcode:1916MNRAS..77...16E. doi:10.1093/mnras/77.1.16.
  27. Payne, C. H. (1925), Stellar Atmospheres; A Contribution to the Observational Study of High Temperature in the Reversing Layers of Stars, Cambridge, Massachusetts: Radcliffe College
  28. Haramundanis, Katherine (2007), „Payne-Gaposchkin [Payne, Cecilia Helena“], Hockey, Thomas; Trimble, Virginia; Williams, Thomas R., Biographical Encyclopedia of Astronomers, New York: Springer, pp. 876–878, ISBN 978-0-387-30400-7, https://books.google.com/books?id=t-BF1CHkc50C. წაკითხვის თარიღი: July 19, 2015
  29. Biermann, Peter L.; Falcke, Heino (1998). „Frontiers of Astrophysics: Workshop Summary“. Panvini, Robert S.; Weiler, Thomas J.. 423. American Institute of Physics. pp. 236–248. . ISBN 1-56396-725-1.
  30. Roth, H. (1932), "A Slowly Contracting or Expanding Fluid Sphere and its Stability", Physical Review 39 (3): 525–529,
  31. Eddington, A.S. (1988), Internal Constitution of the Stars, New York: Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-33708-3