導入
天体物理学(ギリシャ語の astro = 星と physiqui = 物理学に由来) は、主に物理学と宇宙の物体 (星、惑星、銀河、星間物質など) の特性の研究に関係する天文学の学際的な分野です。明度、密度、温度、化学組成。
現在、天文学者は天体物理学の背景を持っており、彼らの観測は通常天体物理学の文脈で研究されるため、これら 2 つの分野の区別は以前よりも少なくなっています。
天体物理学の分野
天体物理学にはさまざまな分野があります。
(科学分野の階層については、フランス語の「科学分野のリスト」を参照してください。)
天体物理学は非常に幅広い主題であるため、天体物理学者は通常、力学、電磁気学、統計力学、熱力学、量子力学、相対性理論、核物理学、素粒子物理学、原子物理学、分子物理学などのいくつかの物理学分野を使用します。
観測物理学
天体物理学の観測の大部分は、 電磁スペクトルを使用して行われます。
- 電波天文学では、数ミリメートルより長い波長を持つ宇宙放射線を研究します。電波は通常、星間ガスや塵雲などの冷たい物体から放射されます。 宇宙マイクロ波背景放射のマイクロ波放射は、赤方偏移を受けるビッグバンの光から生じます。パルサーはマイクロ波周波数によって最初に検出されました。これらの周波数を研究するには、非常に大きな電波望遠鏡が必要です。
- 赤外線天文学では、波長が長すぎて目に見えず、電波よりも小さい放射線を研究します。赤外線観測は通常、光学望遠鏡と同様の望遠鏡を使用して行われます。赤外線で研究される物体は、惑星などの星よりも低温です。
- 光学天文学は最も古い天文学です。最も一般的な機器は、電荷結合センサーまたは分光器と関連付けられた望遠鏡です。地球の大気が観測に多少の干渉を与えるため、可能な限り最高の画質を得るために補償光学装置や宇宙望遠鏡が登場しました。このスケールでは、星が非常によく見え、星、銀河、星雲の化学組成で多くの化学スペクトルを観察できます。
- 紫外線、X 線、またはガンマ線天文学では、連星パルサー、ブラック ホール、マグネターなどの非常にエネルギーの高い現象を研究します。これらの放射線は地球の大気をほとんど透過しないため、それらを利用できる可能性は宇宙望遠鏡と大気チェレンコフ望遠鏡の 2 つだけです。 RXTE、チャンドラX 線望遠鏡、およびコンプトン ガンマ線天文台は、最初のタイプの天文台です。高エネルギー立体視システム (HESS) とMAGIC望遠鏡は 2 番目のカテゴリーに分類されます。
電磁放射を除けば、地球から遠く離れたところにあるものはほんのわずかしか観測できません。いくつかの重力波観測所が建設されましたが、これらの重力波を検出するのは非常に困難です。主に太陽の研究を目的としたニュートリノ観測所もいくつかあります。宇宙線は、地球の大気に衝突したときに観測される高エネルギー粒子です。
観測では、考慮する時間スケールも異なります。ほとんどの光学観測は数分から数時間にわたるため、この時間間隔よりも速く進化する現象は目に見えません。ただし、一部のオブジェクトの歴史的記録は数世紀または数千年に及びます。一方、電波観測はミリ秒スケールの出来事（ミリ秒パルサー）に焦点を当てたり、数年間のデータを組み合わせたり（パルサーの減速の研究）します。これらの異なるスケールで得られた情報により、さまざまな結果にアクセスできるようになります。
私たちの太陽の研究は、観測天体物理学において特別な位置を占めています。他の星が位置する距離は非常に遠いため、太陽で取得できる詳細は、他の星で観察できるものとはまったく比例しません。したがって、太陽を理解することは、他の星についての知識へのガイドとして役立ちます。
星がどのように変化するかを研究する主題である星の進化は、 ヘルツシュプルング・ラッセル図上の位置にさまざまな種類の星を配置することによってモデル化されることがよくあります。この図は、恒星の誕生から消滅までの状態を表しています。天体の物質組成は、多くの場合、次の方法を使用して研究できます。
- 分光法
- 電波天文学
- ニュートリノ天文学