مفهوم الفيزياء الفلكية

مفهوم الفيزياء الفلكية

الفيزياء الفلكية (بالإنجليزية: Astrophysics) هي فرع من علوم الفضاء التي تطبق قوانين الفيزياء والكيمياء للسعي لفهم الكون، حيث يستكشف مواضيع، مثل: ولادة وحياة وموت النجوم والكواكب والمجرات وغيرها من الأجسام في الكون، كما تنشئ الفيزياء الفلكية نظريات فيزيائية للأجسام والهياكل الصغيرة والمتوسطة الحجم في الكون.

يُشير مفهوم علم الفلك إلى أنّه دراسة كل شيء في الكون خارج الغلاف الجوي للأرض، حيث يشمل الأجسام التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة، مثل: الشمس والقمر والكواكب والنجوم، كما تشمل على الأجسام التي يمكن أن نراها فقط مع المقاريب أو غيرها من الأجهزة، مثل: المجرات البعيدة والجسيمات الصغيرة.

كما تعرف الفيزياء الفلكية بأنّها دراسة الأجسام الفلكية من خلال مبادئ الفيزياء، حيث يحاول علماء الفيزياء الفلكية فهم تعقيدات كوننا بفحص أشياء مثل: الشمس، والنظام الشمسي ، والمواد الخارجية، والمادة المظلمة، والثقوب السوداء، والوسط بين النجوم، والأجزاء الأخرى ذات الصلة من كونيتنا، كما توفر الفيزياء النظرية أساساً لتحليل وفهم الهيئات التي هي أبعد من أن نزورها مادياً أو حتى قياساً مباشراً.

اكتشافات الفيزياء الفلكية

يُشار إلى أنّ الأفكار الأولى حول طبيعة النجوم ظهرت في منتصف القرن 19، وذلك من ازدهار علم التحليل الطيفي، وهو دعامة أساسية في علوم الفضاء مما يعني ملاحظة الترددات المحددة للضوء التي تمتصها مواد معينة وتنبعث منها عندما تسخن، كما قدم التحليل الطيفي المبكر أول دليل على أن النجوم تحتوي على مواد موجودة أيضاً على الأرض.

من الجدير بالذكر أنّ التحليل الطيفي كشف أن بعض السُدُم (جمع سديم) هي غازية بحتة، في حين أن بعضها يحتوي على نجوم، كما أنّ هناك بعض السُدُم لم تكن سُدُمًا على الإطلاق، ففي أوائل عشرينيات القرن 20، اكتشفت عالمة الفلك والفيزياء الفلكية الأميركية سيسيليا باين، أنّ النجوم هي في الغالب هيدروجين، وذلك باستخدام التحليل الطيفي.

كما تمكن علماء الفيزياء الفلكية من تحديد سرعة انتقالهم نحو الأرض أو بعيدًا عنها، والصوت الذي تطلقه المركبة مختلف سواء كان يتحرك نحونا أو بعيدا عنا، والضوء له تأثير مماثل بسبب شيء يسمى تحول دوبلر حيث يتغير أطياف النجوم سواء كانت تتحرك نحونا أو بعيدًا عنا، وفي الثلاثينات من القرن 20، من خلال الجمع بين تحول دوبلر ونظرية أينشتاين للنسبية العامة ، قدم إدوين هابل أدلة قوية على أن الكون آخذ في التوسع.

توقع الفيزيائيون اللورد كيلفن وغوستاف فون هيلمهولتز في منتصف القرن 19، أنّ انهيار الجاذبية قد يؤدي إلى توليد الطاقة للشمس، ولكنهم أدركوا في نهاية المطاف أن الطاقة المنتجة على هذا النحو لن تستمر، وبعد خمسين عاماً، أعطت معادلة أينشتاين الشهيرة علماء الفيزياء الفلكية أول فكرة عما قد يكون عليه مصدر الطاقة.

أهمية تطوير أجهزة الفيزياء الفلكية

يتعلم العلماء عن الأجسام البعيدة عن طريق قياس الخصائص التي يمكن أن نلاحظها مباشرة، وذلك عن طريق كشف الانبعاثات من الأجسام، وأكثر القياسات شيوعاّ هي الإشعاع الكهرومغناطيسي، الذي يمتد من الموجات الراديوية، من خلال الأطوال الموجية المرئية إلى أشعة غاما عالية الطاقة، حيث تتولد هذه الانبعاثات من كل منطقة ذات طول موجي معين بواسطة عمليات مختلفة، وبالتالي فهي توفر فهمًا جديدًا لأنواع الأجسام، ولهذا السبب فإن تطوير أجهزة جديدة يعتبر أمرًا ضروريًا لتطوير الفيزياء الفلكية.