Astrofisika

[thumb|204x204px|[Pleiadeak (astronomia)|Pleiadeak, Ipar hemisferioko izar-kumulu bat]]
[thumb|203x203px|[NGC 4414, 60 milioi argi-urtera dagoen eta 56.000 argi-urteko diametroa duen galaxia kiribila.]]
**Astrofisika** objektu astronomikoen eta fenomeno astronomikoen ikerketan fisikaren eta kimikaren metodoak eta printzipioak erabiltzen dituen zientzia da. Diziplinaren sortzaileetako batek, James Keelerrek, zioen bezala, astrofisikak “zeruko gorputzen izaera zehaztu nahi du, espazioan duten kokapen edo higidurak baino gehiago: zer diren, non dauden baino”. Azterturiko gaien artean ondoko hauek daude: Eguzkia (eguzki-fisika), beste izar batzuk, galaxiak, exoplanetak, izarrarteko ingurunea eta hondoko mikrouhin erradiazioa. Objektu astronomiko horien igorpenen argitasuna, dentsitatea, tenperatura eta konposizio kimikoa aztertzen dira diziplina honetan, espektro elektromagnetikoaren zati guztietan zehar. Astrofisika oso gai zabala denez, astrofisikariek fisikaren diziplina askotako kontzeptuak eta metodoak aplikatzen dituzte, hala nola mekanika klasikoa, elektromagnetismoa, mekanika estatistikoa, termodinamika, mekanika kuantikoa, erlatibitatea, fisika nuklear eta partikulen fisika, eta fisika atomiko eta molekularra.

Praktikan, ikerketa astronomiko modernoak, askotan, fisika teoriko eta behatzailearen esparruetan lan handia egiten du. Astrofisikarien zenbait azterketa-eremu ondorengo hauek dira: materia ilunaren, energia ilunaren, zulo beltzen eta beste astro batzuen propietateak, eta baita unibertsoaren sorrera eta amaiera zehazteko saiakerak.

Matematika astrofisikan erabiltzen hasi zenetik, astronomia babiloniarrak planeten eta, bereziki, Eguzkiaren eta Ilargiaren mugimenduen behaketa sistematikoak egin zituen: ilargialdia zehaztu zen, baita Eguzkiaren mugimenduaren periodoa, eta Eguzkiaren urteko ibilbidearen inklinazioa ekliptikarekiko. Gainera, jakina zen Ilargiaren abiadura aldakorra zela Lurraren inguruan egiten zuen mugimenduan. Sumertarrek eklipseak iragartzea lortu zuten, eta planetak beti zeruko eskualde berean daudela ere egiaztatu zuten. Horretaz gain, animalien antza zuten zenbait konstelazio izendatu zituzten. Hortik dator *Zodiakoa* hitza, “animalien zirkulua” esan nahi duena.[thumb|[Teoria geozentriko|Geozentrismoaren ilustrazioa (Bartolomeu Velho).|203x203px]]
#### Antzinako Grezia 
[thumb|[Heliozentrismo|Heliozentrismoaren ilustrazioa (Andreas Cellarius).|203x203px]]Ikuspegi Aristotelikoan, zeruko gorputzak higidura zirkular uniformean bakarrik higi zitezkeen esfera aldaezinak ziren. Lurra, berriz, etengabeko hazkuntzan eta deskonposizioan zegoen esfera zen, non mugimendu naturala lerro zuzenean zen eta objektu mugikorra bere helburura iristen zenean amaitzen zen. Hortaz, zeruko eskualdeak osatzen zituen oinarrizko materia Lurrean aurki daitezkeenen desberdina izan behar zen, hala nola suzkoa, Platonek (K.a. 428-348) esaten zuen eran edo eterrezkoa, Aristotelesek (K.a. 384-322) defendatzen zuen moduan.

Ikuspegi geozentriko horri aspaldi egin zion aurka Aristarkok (K.a. 310-230), Eguzki sistemari aplikaturiko heliozentrismoaren ideia proposatuz lehenengo aldiz. Ordea, heliozentrismoa ez zen berriro nabarmendu Nikolas Kopernikok horri buruzko formulazio matematiko sendo bat aurkeztu zuen arte, XVI. mendean. 

### Aro Modernoa 
XVII. mendean zehar, Galileo, Descartes eta Newton bezalako naturaren filosofoak zeruko eta Lurreko eskualdeak material mota antzekoez eginda zeudela defendatzen hasi ziren, baita lege natural berberen menpe zeudela ere. Haien erronka nagusia zen baieztapen horiek frogatzeko oraindik asmatu gabe zeuden tresnak lortzea. thumb|321x321px|XX. mendearen hasierako oinarrizko espektroen, eguzki-espektroen eta izar-espektroen alderaketa.XIX. mendearen zati handi batean, astronomiaren ikerketa objektu astronomikoen posizioak eta gorputzen higidurak neurtzean ardaztu zen. Hortik aurrera, William Hyde Wollastonen eta Joseph von Fraunhoferen eskutik, astrofisika izena hartuko zuen astronomia berri batek aurrerapauso erraldoia eman zuen. Zientzialari hauek independenteki aurkitu zuten Eguzkiko argia deskonposatzean espektro ikusgaian zeuden lerro ilun ugari ikusten zirela (alegia, argi gutxiago edo bat ere ez zuten eskualdeak). Esperimentu horren jatorria bilatzeko asmotan, 1860an Gustav Kirchhoff fisikariak eta Robert Bunsen kimikariak frogatu zuten Eguzkiaren espektroko lerro ilun horiek gas ezagunen espektroko lerro argiekin lotura zutela eta, beraz, jatorri kimiko bat ere bazutela. Era honetan, Eguzkian eta izarretan aurkitutako elementu kimikoak Lurrean ere aurkitzen zirela frogatu zen. Gertaera hauekin guztiekin hasiera eman zitzaion astrofisikari.

Eguzki- eta izar-espektroaren ikerketa zabaldu zutenen artean Norman Lockyer zegoen, 1868an marra argi nahiz ilunak detektatu zituena Eguzkiaren espektroan. Edward Frankland kimikariarekin lan egiten ari zela tenperatura eta presio ezberdinetako elementuen espektroa ikertzeko, ezin izan zuen lotu Eguzkiaren espektroan agertzen zen marra hori bat inongo elementu ezagunaren espektroarekin ere. Horregatik ondorioztatu zuen elementu berri baten aurrean zegoela, helio deitu zuena, greziar mitologiako Helios Eguzkiaren pertsonifikazioarengatik.

1885ean, Edward C. Pickeringek anbizio handiko izar-espektroen sailkapeneko programa bat abiarazi zuen Harvard Collegeko Behatokian, zeinean emakumezko konputatzaile talde batek (Williamina Fleming, Antonia Maury eta Annie Jump Cannon barne), plaka fotografikoetan grabatuta zeuden espektroak sailkatu zituen. 1890ean, dagoeneko 10.000 izar baino gehiagoko katalogoa prestatuta zegoen, hamahiru espektro motatan taldekatzen zituena. Pickeringen ikuspenari jarraituz, 1924an Cannonek katalogoa zabaldu zuen bederatzi liburutara eta milioi laurden inguru izarretaraino, honekin Harvard Classification Scheme-a garatuz, 1922an mundu osoko erabilerarako onartua izan zena.

1895ean, George Ellery Halek eta James E. Keelerrek, Europako eta Estatu Batuetako hamar editorialekin batera, *The Astrophysical Journal: An International Review of Spectroscopy and Astronomical Physics* sortu zuten. Aldizkari honek astronomia eta fisikako aldizkarien arteko hutsunea bete nahi zuen, hainbat gairen gaineko artikuluak argitaratzeko aukera emanez: espektroskopioaren aplikazio astronomikoei buruz; fisika astronomikoarekin lotutako laborategi-ikerketei buruz, espektro metaliko eta gaseosoen uhin-determinazioak eta erradiazio eta xurgatzeari buruzko esperimentuak barne; eta Eguzkiari, Ilargiari, planetei, kometei, metalei eta nebulosei buruzko teorien inguruan. Garai hartan, izarren energia-iturria erabateko misterioa zen; Eddingtonek zuzen hausnartu zuen iturri hori hidrogenoaren fusioa zela, helioa sortu eta energia izugarria askatzen zuena, Einsteinen ekuazioaren arabera *E = mc2*. Honek garapen biziki nabarmena ekarri zuen, garai hartan oraindik ez baitziren aurkitu fusioa eta energia termonuklearra, ezta izarrak hidrogenoz osatuta daudela neurri handi batean (ikusi metaltasuna).

1925ean Cecilia Helena Paynek eragin handiko doktore tesia idatzi zuen Radcliffe Collegen, zeinean Saharen ionizazio teoria erabiltzen zuen izarren atmosferetan, espektro klaseak izarren tenperaturarekin erlazionatzeko. Are gehiago, hidrogenoa eta helioa izarren osagai nagusiak zirela aurkitu zuen (ez Lurraren konposizioa). Eddingtonen iradokizunaren aurka, aurkikuntza hau hain ustekabekoa izan zen, bere tesiaren irakurleek (Russell barne), argitaratu baino lehen, ondorioa aldatzeko konbentzitu zutela. Hala ere, gerora egindako ikerketek Payneren aurkikuntza baieztatu zuten.

XX. mendearen amaierarako, espektro astronomikoaren ikerketak hedatu egin ziren irrati-uhinak, uhin optikoak, X izpiak eta gamma uhin-luzerak barne hartzeraino. XXI. mendean, gainera, grabitazio-uhinetan oinarritutako behaketak barne hartzeko zabaldu zen.

## Esparruak 
### Behaketazko astrofisika 
thumb|205x205px|IRAM irrati-teleskopioa, Granada.thumb|203x203px|SOFIA teleskopio infragorria, aireontzi batean kokatuta. thumb|203x203px|MAGIC Txerenkoven teleskopioa, La Palma.Behaketazko astrofisika zientzia astronomikoaren zati bat da, datuak grabatzeaz eta interpretatzeaz arduratzen dena. Astrofisika teorikoarekin konparatuz, ez da eredu fisikoen neurketetan oinarritzen, teleskopio eta bestelako aparatu astronomikoen bidezko astroen behaketan baizik. 

Behaketa astrofisiko gehienak espektro elektromagnetikoa erabiliz egiten dira eta hurrengo hauek osatzen dute:
* Irrati-astronomia: Milimetro batzuk baino handiagoko uhin-luzerako erradiazioa aztertzen du. Ikerketa garatzeko izarrarteko gasak eta hauts hodeiak bezalako objektu hotzek igortzen dituzten irrati-uhinak erabiltzen dira, hala nola hondoko mikrouhin erradiazioa eta pulsarrak. Uhin hauen azterketak irrati-teleskopio oso handiak behar ditu; esate baterako, Espainian badago hauetako bat: IRAM Pico Veleta Behatokia, Sierra Nevadan kokatuta dagoena. Azkenengo honek, zulo beltz baten lehenengo argazkian parte hartu zuen.

* Infragorrien astronomia: Irrati-uhinen eta begi hutsez ikusgai den argiaren arteko uhin-luzerako erradiazioa aztertzen du. Behaketa infragorriak teleskopio optikoen antzeko teleskopioekin egin ohi dira. Izarrak baino objektu hotzagoak (planetak, adibidez) maiztasun infragorrietan aztertzen dira.
* Astronomia optikoa: Begi hutseko behaketan oinarritutako astronomia da. Hori dela eta, lehen astronomia mota izan zen. Gehien erabilitako tresnak teleskopioak dira eta, askotan, espektrometro eta karga akoplatuko gailuekin batera. Lurraren atmosferak eragindako interferentzien eragina saiheste aldera, espazio-behatokiak eta optika egokitzailea erabiltzen dira, irudi kalitate gorena lortzeko. Uhin-luzera honetan izarrak oso ikusgarriak dira eta, ondorioz, espektro kimiko asko bereizteko aukera dago. Espektro kimikoen azterketetatik galaxien eta nebulosen konposaketa kimikoaren inguruko informazio baliogarria lortzeko aukera dago.
* Izpi ultramoreen, X izpien eta gamma izpien astronomia: Prozesu oso energetikoak aztertzen ditu, hala nola pulsar bitarrak, zulo beltzak eta magnetarrak. Mota hauetako erradiazioak ez du ondo zeharkatzen Lurreko atmosfera. Bestelako arazoak ekiditeko, bi metodo nagusi erabiltzen dira: espazio-behatokiak eta Txerenkoven teleskopioak (IACT).
[thumb|145x145px|[LIGO, grabitazio-uhin behatokia, AEB.|ezkerrera]]

Erradiazio elektromagnetikoaz gain, badago Lurretik distantzia handietara sortzen diren zenbait gauza gutxi ikustea.Grabitazio-uhin behatoki batzuk eraiki dira, baina oso zaila da uhin grabitatorioak detektatzea. Neutrino behatokiak ere eraiki dira, Eguzkia aztertzeko batez ere. Energia handiko partikulez osatutako izpi kosmikoak Lurraren atmosfera jotzen ikus daitezke.thumb|145x145px|IceCube neutrino behatokia, Antartida.|ezkerreraBestalde, behaketak alda daitezke denbora-eskalan. Behaketa optiko gehienek minutu batzuetatik hainbat ordura arte har dezakete eta, beraz, hau baino azkarrago aldatzen diren fenomenoak ezin dira era errazean hauteman. Hala ere, objektu batzuei buruzko datu historikoak eskuragarri daude, mende edo milurtekotara zabaltzen direnak. Beren aldetik, irratiko behaketek milisegundoko gertaeren datuak behatu (milisegundoko pulsarrak) edo hainbat urteetako datuak (pulsar dezelerazio ikerketak) konbinatu ditzakete. Denbora-eskala desberdin horietatik lortutako informazioa oso ezberdina da.

Eguzkiaren ikerketak toki berezia dauka astrofisika behatzailean. Gainerako izar guztiekiko distantzia izugarria dela eta, Eguzkia beste edozein izarrek gainditu ezin duen xehetasunez ikus daiteke. Eguzkia ulertzeak beste izar batzuk ulertzeko gida ematen, eskaintzen du.

Izarrak nola aldatzen diren (alegia, izarren eboluzioa) izar mota bakoitza Hertzsprung-Russell diagramako bere posizioan kokatuz modelatzen da. Izan ere, diagrama horrek, nolabait, objektu astronomiko baten egoera kronologikoa, jaiotzatik suntsipenera, irudikatzen bide du.

### Astrofisika teorikoa 
[thumb|150x150px|[Oorten hodeia, Eguzki sistemaren eredu teoriko arrakastatsuenetako bat.]]
thumb|150x150px|Eguzkia sortzeko plasma MHD sistema gisa modelatu daiteke.
Astrofisikari teorikoek hainbat erreminta erabiltzen dituzte objektu astronomikoen izaera ulertzeko asmoarekin; tresna hauen barruan eredu analitikoak (adibidez, politropoak izar baten portaeraren hurbilketa lortzeko) eta zenbakizko simulazioak daude. Hauetako bakoitzak bere abantailak eta desabantailak ditu. Prozesu baten eredu analitikoak hobeak izan ohi dira gertatzen ari denaren mamira heltzeko eta hura ulertzeko. Zenbakizko ereduek, aldiz, agerian jar dezakete beste moduren batean ikusiko ez liratekeen fenomeno eta efektuen existentzia.

Eremu honetan lan egiten dutenak eredu teorikoak sortzen eta eredu horien ondorio behagarriak aurkitzen saiatzen dira. Honek eredu bat gezurtatzea edo eredu alternatibo edo kontrajarrien artean aukeratzea ahalbidetu dezaketen datuak bilatzen laguntzen die behatzaileei.

Halaber, astrofisikari teorikoak ereduak eratzen edo aldatzen saiatzen dira, datu berriak kontuan hartzeko. Bateraezintasun baten kasuan, joera orokorra ereduari eraldaketa minimoak egiten saiatzea da, datuak egokitzeko. Kasu batzuetan, denboraren poderioz, datu inkoherente gehiegi egoteak eredu bat erabat uztea ekar dezake.
thumb|154x154px|Korden teoriaren arabera unibertsoko oinarrizko partikulak beren baitan ixten diren soka dardaratsuak lirateke.
Astrofisikari teorikoek aztertutako zenbait gai ondoko hauek dira: izarren dinamika eta eboluzioa; galaxien eraketa eta eboluzioa; magnetohidrodinamika (MHD); unibertsoko materiaren eskala handiko egitura; izpi kosmikoen sorrera; erlatibitate orokorra eta kosmologia fisikoa, baita korden kosmologia eta astropartikulen fisika ere. Astrofisika erlatibistak eskala handiko egituren propietateak neurtzeko tresna gisa balio du, zeinentzat grabitazioak rol garrantzitsua betetzen duen fenomeno fisikoetan, baita zulo beltzen (*astro*)fisikaren eta grabitazio uhinen azterketaren oinarri gisa ere.

Hona hemen zabalki onartuta eta ikertuta dauden teoria eta eredu batzuk (orain Lamba-CDM modeloan sartuta daudenak): Big Banga, inflazio kosmikoa, materia iluna, energia iluna eta fisikaren oinarrizko teoriak.

### Laborategiko astrofisika 
Denbora luzez, astrofisikak ez zuen ia laborategiko esperimenturik egin. Milurtekoaren hasieran, teleskopio berri eta ahaltsuak garatzeak laborategiko astrofisikaren eremua sortu zuen. Astrofisika honek molekula ezezagunak sortzen eta aztertzen ditu. Laborategian lortutako espektrogrametan oinarrituta eta irrati-teleskopio handien laguntzarekin, molekula horiek izarrarteko gas-hodeietan hauteman daitezke. Era honetan, izarretan gertatzen diren prozesu kimikoei buruzko ondorioak atera daitezke, adibidez, izarrak noiz sortzen diren. 

Mundu osoan, laborategiko astrofisikako ikerketarako 20 talde besterik ez dago. Alemanian, Kasselko Unibertsitatean, Jenako Friedrich Schiller Unibertsitatean eta Koloniako Unibertsitatean. Badira halaber planeten eraketa aztertzen duten laborategiak, hala nola Braunschweigeko Unibertsitatekoa eta Duisburg-Essengo Unibertsitatekoa. Azkenengo hauek, talkak eta hauts-partikulen hazkundea ordenagailu bidez simulatzeaz gain, laborategiko esperimentu batzuk ere egiten dituzte, baita grabitaterik gabeko baldintzetan ere.

## Astrofisika eta fisikako beste arlo batzuk 
Astrofisika, funtsean, behaketen eta neurketen mende dago. Izan ere, egindako esperimentuak ez dira kontuan hartzen, behin bakarrik izaten diren gertaera kosmologikoak ezin direlako erreproduzitu (Big Banga, kasu). Neurketa horietako askok errore erlatibo handia dute, hain txikia baita haien tamaina ezen errorea proportzionalki hazten den (adibidez, objektuen tamainak edo angelu-distantziak). Beraz, zeharkako metodoetan oinarritutako neurketak (izar-masak, adinak edo distantziak, kasu) zehaztugabetasun handiekin lotuta daude.

Neurketetako doitasun-maila handiak lortzeko, hainbat teknika erabil daitezke, hala nola izarretako atmosferen espektroskopia, objektuak Ilargitik gertu pasatzen direneko neurketak edo metodo estatistikoak (neurketa independente asko eginez).

Edozein kasutan, astrofisikako neurketak zehaztugabeagoak izan arren, astrofisikariek fisikako beste arlo batzuetako metodoak eta legeak erabiltzen dituzte, bereziki fisika nuklearrekoak eta partikulen fisikakoak (adibidez, detektagailuak erabiltzen dira energia jakin bateko partikulak neurtzeko).

Bestalde, astrofisika teorikoaren eta plasmaren fisikaren arteko lotura bereziki estua da. Izan ere, bien arteko gertutasun hori dela eta, fenomeno astronomiko asko (hala nola izarretako atmosferak edo materia-hodeiak) plasma bidezko hurbilketa on baten bidez deskriba daitezke.

## Gizarteratzea 
Astrofisikaren jatorria XVII. mendean kokatzen da, fisikan eta astronomian gaituak ziren zientzialariek zeruko eta Lurreko esparruei lege berberak aplikatzen zien fisika bateratu bat sortu zutenean. Horrela, astrofisikako zientzia modernoari oinarri sendoa eman zitzaion. *The Big Bang Theory* telesailak astrofisikaren eremua publiko orokorrari ezagutarazi zion, Stephen Hawking eta Neil deGrasse Tyson bezalako zientzialari ezagunak kapitulu batzuetan parte hartuz.
## Erreferentziak 
## Ikus, gainera 
* Izar
* Astronomia
* Hertzsprung–Russell diagrama 

## Kanpo estekak 
* Kosmologiaren gaineko erreportajea ARGIA astekarian