Астрофизика

Включает разработку методов получения информации о физических процессах во Вселенной, сбор этой информации путем астрономических наблюдений, ее научную обработку и теоретическое обобщение.

Совокупность методов наблюдательной астрофизики называют практической астрофизикой.

В зависимости от объектов наблюдения выделяют физику Солнца, физику планет, физику звезд и т. д. Обобщением и объяснением фактических данных на основе законов и методов теоретической физики занимается теоретическая астрофизика.

Первым астрофизическим исследованием можно считать работу древнегреческого астронома Гиппарха (около 180–125 годы до нашей эры), который все звезды, в зависимости от их блеска, разделил на 6 классов. Но зарождение астрофизики следует отнести к началу XVII века, когда в астрономических наблюдениях стали использоваться телескопы. Итальянский астроном Г.Галилей изучил поверхности Луны и Солнца, открыл явление фаз у Венеры, а в XVIII веке М.В.Ломоносов– существование атмосферы у Венеры.

Зарождение современной астрофизики связано с применением спектральных приборов для получения спектров Солнца и звезд. Открытие английским ученым У.Х.Волластоном темных линий в спектре Солнца (1802) и немецким физиком Г.Р.Кирхгофом и химиком Р.В.Бунзеном законов спектрального анализа (1859–1862) позволило понять природу звезд.

С начала 90-х годов XIX века большинство телескопов стали снабжать спектрографами для изучения спектров звезд. Одним из основателей современной астрофизики считают русского астронома А.А.Белопольского.

Появление квантовой механики и разработка теории ионизации в звездных атмосферах в первой половине XX века привели к возможности интерпретации звездных спектров и развитию физики звезд и звездных атмосфер. Спектральный анализ излучения небесных объектов позволил определить их плотность, температуру, химический состав, скорость внутренних движений, наличие магнитных полей.

Следующий этап в развитии астрофизики связан с расширением спектрального диапазона наблюдений. В середине XX века появилась радиоастрономия, с начала 1970-х годов наблюдения со спутников позволили получать спектры в ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-диапазоне. Были открыты объекты (квазары, ядра галактик, пульсары и др.), природа которых отличается от звезд, планет, межзвездного вещества. Родилась новая астрофизика, которая, помимо гравитационных сил и процессов равновесного излучения, учитывает важную роль электромагнитных, ядерных и слабых взаимодействий, использует практически все известные механизмы излучения электромагнитных волн и элементарных частиц, релятивистскую динамику и релятивистскую теорию тяготения, т. е. весь арсенал имеющихся физических знаний, включая физические теории поведения вещества в экстремальных состояниях.

Современная астрофизика включает разделы: высоких энергий, ядерную и нейтринную, релятивистскую и квантовую релятивистскую астрофизику.

В Казанском университете астрофизические исследования ведутся с конца XIX века. Первые наблюдения переменных звезд были выполнены астрономом П.Богоявленским в 1893 году, систематические наблюдения начались в 1920-е годы (А.Д.Дубяго, Д.Я.Мартынов, В.А.Крат). Благодаря этим работам в 1930–1940-е годы Казань становится ведущим центром в СССР по изучению тесных двойных систем, и это направление стало традиционным для казанской астрономической школы.

М.И.Лавров разработал (1976) методику для определения масс и размеров звезд в двойных системах. Началось изучение этих систем на основе спектральных наблюдений, которые выполняются на 6-метровом телескопе Специальной астрономической обсерватории Российской Академии наук.

В конце 1940-х годов. Ш.Т.Хабибуллин положил начало звездно-астрономическому направлению исследований. Он предложил метод изучения темных туманностей и метод анализа звездных подсчетов в 2 лучах (1949), исследовал распределение звездных плотностей в Галактике.

В начале 1970-х годов сложилось новое астрофизическое направление – изучение физических параметров звезд путем численного моделирования их спектров. Впервые в СССР в 1972 году Н.А.Сахибуллин реализовал новый подход при анализе звездных спектров, основанном на отказе от гипотезы локального термодинамического равновесия. Научное направление по изучению физики звездных атмосфер, возглавляемое им, признано в России и за рубежом.

В Казанском университете впервые при отказе от локального термодинамического равновесия выполнен анализ спектральных линий ряда ионов (CIII, CIV, NIV, SrII, EuII и др.). Проводятся исследования содержаний химических элементов, важных для изучения химической эволюции Галактики и эволюции звезд. Изучаются физические процессы в системах с аккреционными дисками путем численного моделирования переноса излучения.

В 1998 году завершено строительство нового 1,5-метрового телескопа Казанского университета (установлен в Турции) для спектральных наблюдений высокого разрешения.

Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. М., 1988.

Сахибуллин Н.А. Методы моделирования в астрофизике. Ч.1. Звездные атмосферы. Казань, 1997.

Колчинский И.Г., КорсуньА.А., Родригес М.Г. Астрономы: Биографический справочник. Киев, 1986.

Физика космоса: Маленькая энциклопедия. М., 1986.

Автор – Л.И.Машонкина