Astrofizik

Astrofizik, gök fiziği ya da yıldız fiziği, gök cisimlerinin, uzaydaki konumu ile devinimlerindense yapılarını saptamak adına fizik ve kimya ilkelerini kullanan gökbilim dalı. Bu incelemeler için tek bilgi kaynağı gök cisimlerinden yayılan ışık ve diğer elektromanyetik dalgalardır. Bu dalgaları tespit eden aletler vasıtasıyla toplanan bilgiler, fizik ve kimya bilimlerinde elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak değerlendirilir ve yorumlanır.

Teorik astrofizikçiler, analitik modelleri (örneğin, bir yıldızın davranışlarını yaklaşık olarak temsil etmek için politroplar gibi) ve hesaba dayalı sayısal simülasyonları içeren geniş bir araç yelpazesini kullanırlar. Bunların her birinin bazı avantajları vardır. Bir sürecin analitik modelleri, neler olup bittiğine dair fikir vermek için genellikle daha iyidir. Sayısal modeller ise başka türlü görülemeyecek olan fenomenler ve etkilerin varlığını ortaya çıkarabilir.

Astrofizikte teorisyenler, teorik modeller oluşturmaya ve bu modellerin gözlemsel sonuçlarını anlamaya çalışırlar. Bu, gözlemcilerin bir modeli çürütebilecek verileri aramasına veya birkaç alternatif veya çelişkili model arasında seçim yapmalarına yardımcı olur.

Teorisyenler ayrıca yeni verileri dikkate alacak şekilde modeller oluşturmaya veya değiştirmeye çalışır. Bir tutarsızlık durumunda genel eğilim, verileri uygun hale getirmek için modelde minimum değişiklikler yapmaktır. Bazı durumlarda zaman içinde biriken tutarsız ve büyük miktardaki veriler, bir modelin tamamen terk edilmesine yol açabilir.

Teorik astrofizikçiler tarafından incelenen konular arasında yıldız dinamikleri ve evrimi, gökada oluşumu ve evrimi, mıknatıssal hidrodinamik, evrendeki maddenin büyük ölçekli yapısı, kozmik ışınların kökeni, genel görelilik, fiziksel kozmoloji ve bunlar arasında sicim kozmolojisi ve parçacık astrofiziği yer alır. Göreli astrofizik, fiziksel olaylarda kütle çekiminin önemli bir rol oynadığı büyük ölçekli yapıların özelliklerini ölçmek için bir araç olarak hizmet eder ve aynı zamanda kara delik (astro)fiziği ve kütleçekim dalgalarının incelenmesi için temel oluşturur.

Astrofizikte yaygın olarak kabul edilen ve incelenen bazı teoriler ve modeller, Lambda-CDM modeline dahil edilen Büyük Patlama, kozmik enflasyon, karanlık madde, karanlık enerji ve temel fizik teorilerdir.

İlk olarak Fritz Zwicky tarafından 1933'te öne sürülen bu kavram, uzun yıllar ciddiye alınmamıştır. 1970'te Vera Rubin tarafından tekrar öne sürülmüş, ancak 2006 Ağustos'ta bilim dünyasında kabul görmüştür. Karanlık madde ışınım yolu ile değil, dinamik sistemler (gök adaların döngüsel hızları, gök adanın başka gök adalar içindeki yörüngesel hızları vs.) sayesinde saptanabilir.

Evreni genişlettiği varsayılan karanlık enerji ile karanlık maddenin, evrenin %95'ini meydana getirdiği düşünülmektedir. Karanlık enerji kavramı ilk olarak 1980 yılında Alan Guth, 1998 yılında Brian Schmidt ve Saul Perlmutter tarafından öne sürülmüştür. Aslında karanlık enerjinin varlığını ilk olarak Albert Einstein, genel görelilik çalışmalarında evrenin devamlı genişlemesi gerektiğini hesaplayarak saptamıştır fakat statik evren düşüncesine ters düştüğü için bu enerjinin sebep olduğu genişleme durumunu denklemine kozmolojik sabit ekleyerek dengelemiştir. Sonraki yıllarda Edwin Hubble ile başka bilim insanlarının çalışmaları, evrenin genişlediğini ortaya koymuştur. Bunların ardından Einstein ise bu sabiti "hayatının en büyük hatası" olarak tarif etmiştir.