الفيزياء الفلكية Astrophysics هو العلم الذي يربط بين الفيزياء والفلك. يقدم علم الفيزياء القوانين الهامة اللازمة التي يستخدمها الفلكيون. والفيزياء الفلكية تحاول تحديد الطبيعة المادية للنظام الشمسي والنجوم والمجرات والكون كله وأصولها وتطورها. ويجري علماء الفيزياء الفلكية، أى الطبيعة، كثيرًا من الدراسات بوساطة التلسكوبات. وتمكنهم التلسكوبات البصرية من رصد الأجرام الفضائية التي تطلق موجات كهرومغنطيسية في أشكال ضوء مرئي وأشعة تحت حمراء. وتستخدم التلسكوبات الراديوية لدراسة الموجات الراديوية التي تبثها أو تعكسها الكواكب والنجوم والمجرات. وتبث مختلف الأجرام الكونية أشعة غاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية. ومثل هذه الموجات يمتصها ـ إلى حد كبير ـ غلاف الأرض الجوي، ومن ثم لا يمكن الكشف عنها بوساطة تلسكوبات على سطح الأرض. ويقوم بدراستها علماء الفيزياء الفلكية عن طريق مختبرات خاصة تحملها مناطيد طبقات الجو العليا والصواريخ والمركبات الفضائية. ويمكن معرفة الكثير عن الطبيعة المادية للأجرام السماوية عن طريق دراسة الأطوال الموجية للموجات الكهرومغنطيسية التي تُطلقها. وعلى سبيل المثال يعطي تحليل نمط الأطوال الموجية التي ينتجها الضوء القادم من أي نجمٍ معلومات عن كثافته ودرجة حرارته. ويمكن مثل هذا التحليل الطيفي الفيزيائيين الفلكيين أيضًا من تحديد العناصر الكيميائية التي يتكون منها النجم، كما يمكنهم من تحديد كمية هذه العناصر. ويقدر علماء الفيزياء الفلكية حركة النجم أو المجرة بقياس التحول في الأطوال الموجية للضوء القادم منه. ويطلق على التحول في الضوء الأزرق للجرم السماوي نحو القطاع الأحمر للطيف ـ أو إلى الموجات الأطول، التحول الأحمر. وتشير التحولات الحمراء الضخمة للمجرات البعيدة وأشباه النجوم إلى أنها تتحرك بسرعة مبتعدة عن الأرض. وقد قاد هذا كثيرًا من علماء الفيزياء الفلكية للاعتقاد بأن الكون يتمدد. ومن النظريات التي توفر هذه الملاحظة نظرية الانفجار العظيم التي تنص على أن الكون بدأ بانفجار منذ نحو عشرة أو 20 بليون سنة مضت. ويشمل البحث في علم الفيزياء الفلكية ـ أيضًا ـ دراسة الإشعاعات الكونية، وهي جسيمات ذات طاقة عالية يعتقد أنها ناجمة عن الشمس والنابضات والمستعرات فائقة التوهج وغيرها من أنواع النجوم. وتساعد دراسات الأشعة الكونية علماء الفيزياء الكونية على فهم أفضل للعمليات النووية التي تحدث داخل مثل هذه النجوم.
إلى ماذا تعود ملاحظات الفيزياء الفلكية
• دراسة علم الفلك الإشعاعي، بمعنى طول الموجات بضع مليمترات، موجات الراديو تبعت عادة من الأجسام الباردة، بضمن ذلك غازات النجوم وغيوم الغبار، وتقوم على هذه الدراسات مناظير إذاعية كبيرة جدا.
• دراسة علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء، بمعنى موجات طويلة جدا ومرئية، ويتم دراسة هذه الناشعة عبر مناظير مشابهة للمناظير البصرية العادية، أجسام أبرد من النجوم مثل (الكواكب) ويدرس عادة الترددات تحت الحمراء .
• علم الفلك البصري وهو العلم الأقدم للفلك . وتتم الدراسة بالمناظير العادية، وعبر هذا العلم أو المجال يتم دراسة تركية النجوم والمجرات والسدم .
• فوق البنفسجي (أشعة سينية) ويتم دراسة علم الفلك عبر أشعة غاما , وتنحصر في عمليات دقيقة جدا مثل الحفر المظلمة، وثنائية pulsars و magnetars , ويتم رصد هذا العلم أو المجال مثلا عبر( telescopes IACT) , وتلسكوب شاندرا، وعبر نظام (H.E.S.S.) هذا العلم أو المجال يعتمد أساسا على الفترات الزمنية فهي الحاسمة في أي دراسة . فهي تشمل جزيئات الطاقة العالية وأيضا لسبب مهم الظواهر التي تتغير بسرع فائقة وغامضة مما يؤدي إلى عدم رصد الملاحظات بسهولة فيحتاج إلى دقة الفلك .
فروع علم الفلك
- قياسات فلكية: دراسة موقعِ الأجسامِ في السماءِ وتغييراتِ مواقعها . يقوم هذا العلم بتحديد الجمل الإحداثية لتحديد مواقع النجوم وطبيعة حركتها، تحديدا خواصها الحركية التي تندرج في إطار علم الحركة .
- فيزياء فلكية: دراسة فيزياءِ الكونِ، بضمن ذلك الخواص الطبيعيةِ (مثل لمعان، كثافة، درجة حرارة، تركيب كيميائي) للأجسامِ الفلكيةِ.
- علم الكون: دراسة أصلِ الكونِ وتطورِه. إنّ دراسةَ علم الكون تندرج ضمن الفيزياء الفلكيةُ النظريةُ في إطارها الأكبرِ.
- علم تشكيل وتطور المجرات: دراسة تشكيلِ المجراتِ، وتطورهم.
- علم الفلك المجري: دراسة التركيبِ ومكوّناتِ مجرتِنا والمجراتِ الأخرى.
- علم الفلك خارج المجرة: دراسة الأجسامِ (بشكل رئيسي مجرات) خارج مجرتِنا.
- علم الفلك النجمي: دراسة النجومِ.
- تطور النجوم: دراسة تطورِ النجومِ مِنْ تشكيلِها إلى نهايتِها كبقايا نجمية .
- تشكيل النجوم: دراسة الشروطِ والعملياتِ التي تؤدي إلى تشكيلِ النجومِ في داخلِ الغازِ .
- علم الكواكب: دراسة كواكب نظام شمسي.
- علم الأحياء الفلكي: دراسة نشوء وتطورِ الأنظمةِ الحيويةِ في الكونِ.
المجالات الأخرى التي قَدْ تُعتَبرُ جزءَ عِلْمِ الفلك
كيف يتم الحصول على المعلومات في علمِ الفلك
يتم الحصول على المعلومات بشكل رئيسي من الكشف وتحليل إشعاع كهرومغناطيسي وفوتونات، لكن المعلوماتَ تحمل أيضاً مِن قِبل شعاع كوني، نيوترونات، نيازك، وفي المستقبل القريب، يمكن اعتماد موجات الثقالة.
نجوم ومجرّات
علم الفلك من أوائل العلوم التي نشأت في فجر البشرية وهو علم يهتم بمراقبة ودراسة الاحداث التي تقع خارج الكرة الارضية وغلافها الجوي و علم التنبؤ بالظواهر الفلكية، يدرس علم الفلك بدايات الاجسام التي يمكن مراقباتها في السماء (خارج الارض)، وتطورها وخصائصها الفيزيائية و الكيميائية، والاحداث المرافقة لها.
التاريخ
كان علم الفلك بداية يلقن من قبل كهنة المعابد. وكان لكل من قدماء المصريين والبابليين فلكهم الخاص بهم، فلقد عثر علي تقاويم فوق أغطية التوابيت الفرعونية ترجع لسنة 2000-1600ق.م. ووجد أن أسقف المقابر المملكة الحديثة قد زينت بصور النجوم التي كانت ترى بالسماء وأطلق عليها أسماؤها. كما وجد في بلاد ما بين النهرين تشكيلات لصور النجوم. وكان البابليون يتنبؤن بدقة بالخسوف والكسوف للشمس والقمر. وتاريخ الفلك يبدأ منذ عصر ما قبل التاريخ حيث كان الإنسان الأول قد شغل تفكيره بالحركة الظاهرية المتكررة للشمس والقمر وتتابع الليل حيث يظهر الظلام وتظهر النجوم وحيث يتبعه النهار لتتواري في نوره. وكان يعزي هذا للقوى الخارقة لكثير من الآلهة.
تصنيف علم الفلك
- قياسات فلكية: دراسة موقعِ الأجسامِ في السماءِ وتغييراتِ مواقعها . يقوم هذا العلم بتحديد الجمل الإحداثية لتحديد مواقع النجوم وطبيعة حركتها، تحديدا خواصها الحركية التي تندرج في إطار علم الحركة .
- فيزياء فلكية: دراسة فيزياءِ الكونِ، بضمن ذلك الخواص الطبيعيةِ (مثل لمعان، كثافة، درجة حرارة، تركيب كيميائي) للأجسامِ الفلكيةِ.
- علم الكون: دراسة أصلِ الكونِ وتطورِه. إنّ دراسةَ علم الكون تندرج ضمن الفيزياء الفلكيةُ النظرية في إطارها الأكبرِ.
- علم تشكيل وتطورِ مجرات : دراسة تشكيلِ المجراتِ، وتطورهم.
- علم فلك مجري: دراسة التركيبِ ومكوّناتِ مجرتِنا والمجراتِ الأخرى.
- علم فلك خارج المجرة: دراسة الأجسامِ (بشكل رئيسي مجرات) خارج مجرتِنا.
- علم فلك النجمي: دراسة النجومِ.
- تطور النجوم: دراسة تطورِ النجومِ مِنْ تشكيلِها إلى نهايتِها كبقايا نجمية