ASTROFÍSICA: OBJECTE D'ESTUDI, HISTÒRIA, TEORIES, BRANQUES - ART - 2025

La astrofísica s'encarrega de combinar els enfocaments de la física i la química per analitzar i explicar tots els cossos en l'espai com estrelles, planetes, galàxies, i altres. Figura com una branca de l'astronomia i és part de les ciències relacionades amb l'estudi de l'Univers.

Part de l'objecte d'estudi té a veure amb la recerca de l'entesa de l'origen de la vida a l'Univers i la funció o rol dels éssers humans dins d'ell. Per exemple, intenta descobrir com es desenvolupen els entorns amb condicions favorables per al desenvolupament de la vida dins d'un sistema planetari.

L'astrofísica estudia els objectes de l'espai pel que fa a la seva estruictura i compisón química i física. L'espectre electromagnètic és la seva principal font d'informació. Image by WikiImages from Pixabay

Objecte d'estudi

L'astrofísica té com a objecte d'estudi explicar l'orígen i la naturalesa dels cossos astronòmics. Alguns dels factors que analitza són la densitat, la temperatura, la composició química i la lluminositat.

Aquesta branca de l'astronomia es val de l'espectre electromagnètic com a principal font d'informació de qualsevol objectiu astronòmic de l'univers. S'estudien els planetes, les estrelles i les galàxies, entre d'altres. Avui dia, a més, s'enfoca en objectius més complexos o llunyans com els forats negres, la matèria fosca o l'energia fosca.

Molta de la tecnologia moderna implementada en l'enfocament astrofísic permet obtenir informació a través de la llum. Amb l'estudi de l'espectre electromagnètic, aquesta disciplina és capaç d'estudiar i conèixer tant els cossos astronòmics visibles com els invisibles a l'ull humà.

Història de l'astrofísica

El sorgiment de l'astrofísica com a branca de l'astronomia es dóna durant el segle XIX. La seva història està plena d'antecedents rellevants en els quals es relaciona estretament la química amb les observacions òptiques. L'espectroscòpia figura com la tècnica d'estudi més crucial per al desenvolupament de la ciència i s'encarrega d'analitzar la interacció entre la llum i la matèria.

L'espectroscòpia, així com l'establiment de la química com a ciència, van ser elements que van influir notablement en l'avanç de l'astrofísica. En 1802 William Hyde Wollaston, químic i físic d'origen anglès, descobreix alguns rastres foscos en l'espectre solar.

Posteriorment el físic alemany Joseph von Fraunhofer nota pel seu compte que aquests rastres de l'espectre òptic de el sol es repeteixen en les estrelles i planetes com Venus. A partir d'aquí va deduir que això era una propietat inherent a la llum. L'Anàlisi espectral de la llum, elaborat per Fraunhofer, va ser un dels patrons a seguir per diversos astrònoms.

Un altre dels noms més resaltantes és el de l'astrònom William Huggins. En 1864, a través d'un espectroscopi que havia armat en el seu observatori, va poder descobrir utilitzant aquest instrument que es podia determinar la composició química i obtenir alguns paràmetres físics de les nebuloses.

Per exemple, podia trobar-se la temperatura i la densitat. L'observació d'Huggins va ser realitzada per estudiar la nebulosa NGC6543, millor coneguda com "Ull de gat".

Huggins es va basar en els estudis de Fraunhofer per aplicar l'anàlisi espectral de la llum de el sol i emprar-lo de la mateixa manera en estrelles i nebuloses. A més d'això, Huggins i el professor de química de l'King 's College de Londres, William Miller, van invertir molt de temps realitzar estudis d'espectroscòpia en elements terrestres per poder identificar-los en els estudis dels astres.

Per al segle XX, la qualitat dels descobriments es van veure frenats per les limitacions pel que fa a instruments. Això va motivar que es començarà a construir equips amb millores que van permetre els progressos més significatius fins a l'actualitat.

Teories destacades per a l'estudi de l'astrofísica

Teoria inflacionista de l'univers

La teoria inflacionària va ser postulada pel físic i cosmòleg Alan H Guth en 1981. Té com a objectiu explicar l'origen i l'expansió de l'univers. La idea de "inflació" suggereix l'existència d'un període de temps d'expansió exponencial que va esdevenir en el món durant els seus primers instants de formació.

La proposta inflacionista contradiu la teoria del Big Bang, una de les més acceptades a l'hora de buscar explicacions de l'origen de l'univers. Mentre el Big Bang espera que l'expansió de l'univers hagi reduït la seva velocitat després de l'explosió, la teoria inflacionària afirma totalment el contrari. La "inflació" proposa una expansió accelerada i exponencial de l'univers que permetria grans distanciaments entre els objectes i una distribució homogènia de la matèria.

Teoria electromagnètica de Maxwell

Un de les aportacions més interessants en la història de les ciències físiques són les «equacions de Maxwell» dins de la seva teoria electromagnètica.

En 1865, James Clerk Maxwell, especialitzat en física matemàtica, va publicar Una teoria dinàmica de camp electromagnètic en el qual va exposar les equacions a través de les quals revela el treball conjunt entre l'electricitat i el magnetisme, una relació que s'especulava des del segle XVIII.

Les equacions abasten les diferents lleis que s'associen a l'electricitat i el magnetisme com la llei d'Ampère, Faraday o la llei de Lorentz.

Maxwell va detectar la relació existent entre la força de gravetat, l'atracció magnètica i la llum. Anteriorment, dins de l'astrofísica s'avaluaven només propietats com la gravetat o la inèrcia. Després de l'aportació de Maxwell, es va introduir l'estudi dels fenòmens electromagnètics.

Mètodes de recollida d'informació

l'espectròmetre

El físic Gustav Kirchhoff i el químic Robert Bunsen, tots dos alemanys, van ser els creadors de primer espectròmetre. El 1859 van demostrar que cada substància en el seu estat pur és capaç de transmetre un espectre específic.

Els espectròmetres són instruments òptics que permeten mesurar la llum d'una part específica d'algun espectre electromagnètic i posteriorment identificar materials. La mesura usual es realitza a l'determinar la intensitat de la llum.

Els primers espectròmetres van ser prismes bàsics amb gradacions. En l'actualitat són dispositius automàtics que poden controlar-se de forma computada.

La fotometria astronòmica

Dins de l'astrofísica és important l'aplicació de la fotometria, ja que gran part de la informació prové de la llum. Aquesta última s'encarrega del mesurament de la intensitat de la llum que pugui provenir d'un objecte astronòmic. Utilitza com a instrument un fotòmetre o pot estar integrada en un telescopi. La fotometria pot ajudar a determinar, per exemple, la possible magnitud d'un objecte celeste.

astrofotografia

Es tracta de la fotografia de successos i objectes astronòmics, això també inclou zones de el cel en les hores nocturnes. Una de les qualitats de l'astrofotografia és la de poder traduir en imatges aquells elements llunyans, per exemple, galàxies o nebuloses.

Branques implementades en l'astrofísica observacional

Aquesta disciplina s'enfoca en la recol·lecció de dades a través de l'observació dels objectes celestes. Es serveix d'instruments astronòmics i de l'estudi de l'espectre electromagnètic. Gran part de la informació que s'obté dins de cada subbranca de l'astrofísica observacional té a veure amb la radiació electromagnètica.

la radioastronomia

Té com a objecte d'estudi els objectes celestes que són capaços d'emetre ones de ràdio. Posa atenció en els fenòmens astronòmics que usualment són invisibles o estan ocults en altres porcions de l'espectre electromagnètic.

Per a les observacions d'aquest nivell s'utilitza un radi telescopi, instrument dissenyat per percebre activitats d'ones de ràdio.

L'astronomia infraroja

És una branca de l'astrofísica i l'astronomia en la qual s'estudia i detecta la radiació infraroja provinent dels objectes celestes de l'univers. Aquesta branca és força àmplia ja que tots els objectes són capaços d'emetre radiació infraroja. Això implica que aquesta disciplina abasta l'estudi de tots els objectes existents en l'univers.

L'astronomia infraroja també és capaç de detectar objectes freds que no poden ser percebuts per instruments òptics que treballin amb llum visible. Estrelles, núvols de partícules, nebuloses i altres, són alguns dels objectes espacials que poden ser percebuts.

L'astronomia òptica

També coneguda com l'astronomia de llum visible, és el mètode d'estudi més antic. Els instruments més utilitzats són el telescopi i els espectròmetres. Aquest tipus d'instruments treballa dins de la franja de la llum visible. Aquesta disciplina es diferencia de les anteriors branques perquè no estudia els objectes de llum invisible.

Impressió artística d'una explosió de raigs gamma

]

L'astronomia de raigs gamma

És la que s'encarrega d'estudiar aquells fenòmens o objectes astronòmics que són capaços de generar raigs gamma. Aquests últims són radiacions d'altíssima freqüència, major als raigs X, i tenen com a font un objecte radioactiu.

Els raigs gamma poden ser localitzats en sistemes astrofísics d'energia molt elevada com per exemple: els forats negres, les estrelles nanes o restes de supernova, entre d'altres.

conceptes rellevants

espectre electromagnètic

És un rang de distribució energètica relacionat amb les ones electromagnètiques. En relació a un objecte específic, es defineix com la radiació electromagnètica que és capaç d'emetre o absorbir qualsevol objecte o substància tant en la Terra com en l'espai. L'espectre inclou tant la llum visible per l'ull humà, com aquella que és invisible.

objecte astronòmic

En astronomia es denomina objecte astronòmic o celeste a qualsevol entitat, conjunt o composició física que es troba de forma natural dins de la part observable de l'univers. Els objectes astronòmics poden ser planetes, estrelles, llunes, nebuloses, sistemes planetaris, galàxies, asteroides i altres.

radiació

Es refereix a l'energia que pot provenir d'una font i viatjar a través de l'espai i fins i tot ser capaç de penetrar en altres materials. Alguns tipus de radiació coneguts són les ones de ràdio i la llum. Un altre tipus de radiació familiar és la "radiació ionitzant" que es genera a través de fonts que emeten partícules carregades o ions.

referències

1. Types of Astronomical Spectra. Austràlia Telescope National Facility. Recuperat de atnf.csiro.au
2. Astronomical object. Viquipèdia The Free Encyclopedia. Recuperat de en.wikipedia.org
3. Espectròmetres. Espectometría.com. Recuperat de espectometría.com
4. What Is Radiation ?. Specialist in radiation Protection. Health Physics Society. Recuperat de hps.org
5. Fjordman (2018). A History of Astrophysics - Part 1. The brussels journal. Recuperat de brusselsjournal.com
6. Visible-light astronomy. Viquipèdia The Free Encyclopedia. Recuperat de en.wikipedia.org
7. The Editors of Encyclopaedia Britannica (2019). Gamma-ray astronomy. Encyclopædia Britannica, inc. Recuperat de britannica.com
8. IR Astronomy: Overview. Science & Data Center for Astrophysics & Planetary Sciences. Recuperat de ipac.caltech.edu
9. Batxiller R (2009) 1864. Huggins i el naixement de l'Astrofísica. El món. Recuperat d'elmundo.es
10. Astrophysics. Viquipèdia The Free Encyclopedia. Recuperat de en.wikipedia.org
11. Ràdio Astronomy is: Exploration and Discovery. National Radio Astronomy Observatory. Recuperat de public.nrao.edu
12. (2017) Què diu la teoria inflacionària sobre l'Univers ?. Universitat Internacional de València. Recuperat de universidadviu.es
13. Batxiller R. (2015). 1865. Les equacions de Maxwell transformen el món. Cròniques de el cosmos. El món. Recuperat d'elmundo.es