La astrofísica es una ciencia que emplea los métodos y principios de la física en el estudio de objetos y fenómenos astronómicos . [1] [2] Como dijo uno de los fundadores de la disciplina, la Astrofísica "busca determinar la naturaleza de los cuerpos celestes, en lugar de sus posiciones o movimientos en el espacio, qué son, en lugar de dónde están". [3] Entre los temas estudiados se encuentran el Sol , otras estrellas , galaxias , planetas extrasolares , el medio interestelar y el fondo cósmico de microondas . [4][5] Las emisiones de estos objetos se examinan en todas las partes del espectro electromagnético , y las propiedades examinadas incluyen luminosidad , densidad , temperatura ycomposición química . Debido a que la astrofísica es un tema muy amplio, los astrofísicos aplican conceptos y métodos de muchas disciplinas de la física, incluida la mecánica clásica , electromagnetismo , mecánica estadística , termodinámica , mecánica cuántica , relatividad , física nuclear y de partículas , yfísica atómica y molecular .
En la práctica, la investigación astronómica moderna a menudo implica una cantidad sustancial de trabajo en los ámbitos de la física teórica y observacional. Algunas áreas de estudio para los astrofísicos incluyen sus intentos de determinar las propiedades de la materia oscura , la energía oscura , los agujeros negros y otros cuerpos celestes ; y el origen y destino final del universo . [4] Los temas también estudiados por astrofísicos teóricos incluyen la formación y evolución del Sistema Solar ; dinámica y evolución estelar ; formación y evolución de galaxias ;magnetohidrodinámica ; estructura a gran escala de la materia en el universo; origen de los rayos cósmicos ; relatividad general , relatividad especial , cosmología cuántica y física , incluida la cosmología de cuerdas y la física de astropartículas .
La astronomía es una ciencia antigua, separada durante mucho tiempo del estudio de la física terrestre. En la cosmovisión aristotélica , los cuerpos en el cielo parecían ser esferas inmutables cuyo único movimiento era el movimiento uniforme en un círculo, mientras que el mundo terrenal era el reino que experimentó crecimiento y decadencia y en el que el movimiento natural era en línea recta y terminaba cuando el objeto en movimiento alcanzó su objetivo . En consecuencia, se sostuvo que la región celeste estaba hecha de un tipo de materia fundamentalmente diferente de la que se encuentra en la esfera terrestre; ya sea el fuego según lo sostenido por Platón , o el éter según lo sostenido por Aristóteles . [6][7] Durante el siglo 17, los filósofos naturales tales como Galileo , [8] Descartes , [9] y Newton [10] empezó a mantener que las regiones celestes y terrestres estaban hechas de tipos similares de materiales y estaban sujetos a la misma naturales leyes . [11] Su desafío era que aún no se habían inventado las herramientas para probar estas afirmaciones. [12]
Durante gran parte del siglo XIX, la investigación astronómica se centró en el trabajo rutinario de medir las posiciones y calcular los movimientos de los objetos astronómicos. [13] [14] Una nueva astronomía, que pronto se llamará astrofísica, comenzó a surgir cuando William Hyde Wollaston y Joseph von Fraunhofer descubrieron de forma independiente que, al descomponer la luz del Sol, una multitud de líneas oscuras (regiones donde había menos o sin luz) se observaron en el espectro . [15] En 1860, el físico Gustav Kirchhoff y el químico Robert Bunsen habían demostrado que las líneas oscurasen el espectro solar correspondían a líneas brillantes en los espectros de gases conocidos, líneas específicas correspondientes a elementos químicos únicos . [16] Kirchhoff dedujo que las líneas oscuras en el espectro solar son causadas por la absorción de elementos químicos en la atmósfera solar. [17] De esta manera se demostró que los elementos químicos que se encuentran en el Sol y las estrellas también se encuentran en la Tierra.