Astrophysik

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Die Astrophysik beschäftigt sich mit den physikalischen Grundlagen der Erforschung von Himmelserscheinungen. Die Wissensgebiete der Astrophysik und der Astronomie sind nicht strikt voneinander trennbar, sie betonen allerdings verschiedene Aspekte: Klassischer Weise beschäftigt sich die Astronomie mit der Beobachtung, Messung und Vermessung von Himmelsobjekten (Sternhaufen, Quasare, Galaxien, Nebel, Neutronensterne, Pulsare, Sterne, Planeten, Monde, Kometen, usw.) und der Interpretation der durch Beobachtung gewonnenen Messdaten bezüglich der Objekte selbst (Klassifizierung) sowie deren Entfernung, Lage etc. Dem gegenüber beschäftigt sich die Astrophysik mit den physikalischen Prozessen, die die spezifischen beobachtbaren Himmelserscheinungen hervorrufen.

Inhaltsverzeichnis

1 Klassische Teilgebiete der Astrophysik
2 Theoretische Astrophysik
3 Beobachtende Astrophysik
4 Verhältnis der Astrophysik zu anderen Teilgebieten der Physik
5 Siehe auch
6 Weblinks

[Bearbeiten] Klassische Teilgebiete der Astrophysik

Physikalische Kosmologie (Kosmogonie, Entstehungsgeschichte des Universums)
Entstehung und Evolution von Sternen
Sonnenphysik
Astroteilchenphysik
Kosmochemie (chemische Evolution der Elemente) und Nukleosynthese
Gravitationsdynamik (Entstehung und Entwicklung von Galaxien)
Schwarze Löcher
Neutronensterne
Entstehung und Evolution von Planetensystemen (Exoplaneten, Planemos, Braune Zwerge)

[Bearbeiten] Theoretische Astrophysik

Die Theoretische Astrophysik versucht, anhand von Modellen Himmelserscheinungen vorauszusagen oder nachzubilden. Viele astrophysikalische Prozesse lassen sich durch partielle Differentialgleichungen beschreiben, für die nur in Ausnahmesituationen eine exakte analytische Lösung gefunden werden kann. Eine weit verbreitete Methode in der Astrophysik sind daher numerische Berechnungen (Numerik) und Simulationen, die mit einem üblichen PC (2005) Tage bis Wochen dauern würden. In der Praxis wird daher oft auf Supercomputer oder Cluster zurückgegriffen. Die so gewonnenen Resultate vergleicht man mit Beobachtungen und überprüft, ob sie übereinstimmen.

[Bearbeiten] Beobachtende Astrophysik

Wichtigste Methode ist dabei die Spektralanalyse von elektromagnetischer Strahlung, wobei sich der Beobachtungsbereich von Radiowellen (Radioastronomie) bis zu hochenergetischen Gammastrahlen über etwa 17 Zehnerpotenzen erstreckt. Von der Erde aus können außer sichtbarem Licht die Frequenzbereiche von Radiowellen und einige Teile des Infrarotbereichs beobachtet werden. Der größte Teil des infraroten Lichts, ultraviolettes Licht, sowie Röntgenstrahlung und Gammastrahlung können nur von Satelliten aus beobachtet werden, da die Atmosphäre der Erde als Filter wirkt.

Klassifiziert man Sterne nach Spektralklassen und Leuchtkraftklassen, können sie in ein Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD) eingetragen werden. Die Lage im HRD legt fast alle physikalischen Eigenschaften des Sterns fest.

Zur Entfernungsbestimmung kann man das Farben-Helligkeits-Diagramm (FHD) benutzen.

Neben einzelnen Sternen werden vor allem Galaxien und Galaxienhaufen beobachtet. Hierfür werden erdgebundene Teleskope - oft auch zu Clustern zusammengeschaltet - sowie Weltraumteleskope wie etwa das Hubble-Weltraumteleskop benutzt. Häufig werden auch Satelliten mit Detektoren und Teleskopen, z.B. HEGRA, gestartet. Daneben interessieren sich Astrophysiker auch für den kosmischen Strahlungshintergrund.

[Bearbeiten] Verhältnis der Astrophysik zu anderen Teilgebieten der Physik

Im Gegensatz zu allen anderen Teilgebieten der Physik kennt die Astrophysik keine Laborexperimente. Die Genauigkeit, die etwa bei Messungen in der Kernphysik erreicht wird, ist in der Astrophysik systematisch ausgeschlossen. Störeffekte können kaum umgangen werden.

Trotz dieser grundsätzlichen Verschiedenheit zu allen anderen Teildisziplinen der Physik nutzen Astrophysiker Methoden und Gesetzmäßigkeiten aus anderen Gebieten der Physik, insbesondere aus der Kern- und Teilchenphysik (Detektoren zur Messung bestimmter Teilchen bei bestimmten Energien etwa). In der Theoretischen Astrophysik hingegen ist die Anlehnung an die Plasmaphysik besonders eng, da sich viele astronomische Erscheinungen wie etwa Sternenatmosphären oder Materiewolken in guter Näherung als Plasmen beschreiben lassen.