اخترفیزیک
تاریخچه

اگر چه اخترشناسی به همان اندازه تاریخی است که تاریخ خود را ثبت کرده‌است، اما از مطالعه فیزیک زمین جدا شده‌است. در جهان بینی ارسطویی، بدنهای آسمان به نظر می‌رسید که حوزه‌های تغییرناپذیری بودند که تنها حرکت یک حرکت یکنواخت در یک دایره بود، در حالی که جهان دنیایی، قلمروی است که تحت رشد و انقراض قرار داشت و در آن حرکت طبیعی در خط مستقیم بود و زمانی که جابجایی به مقصد رسید در نتیجه، تصور می‌شد که منطقه آسمانی از یک ماده اساساً متفاوت از آنچه در کره زمین پیدا شده بود ساخته شده‌است؛ یا آتش به عنوان توسط افلاطون، یا اتر نگهداری شده توسط ارسطو حفظ شده‌است. در طول قرن ۱۷ میلادی، فیلسوفان طبیعی مانند گالیله، دکارت و نیوتون شروع به تثبیت نمودند که مناطق آسمانی و زمینی از مواد مشابهی ساخته شده و تحت قوانین طبیعی قرار گرفته‌اند. چالش آن‌ها این بود که ابزار هنوز اختراع نشده بود که بتواند این اظهارات را اثبات کند.
برای بسیاری از قرن نوزدهم، تحقیقات نجومی بر روی کار روزمره اندازه‌گیری موقعیت‌ها و محاسبه حرکات اجسام نجومی متمرکز بود. نجوم جدیدی که به زودی به عنوان آستروفیزیک نامیده می‌شود، هنگامی که ویلیام هاید والستن و یوزف فون فراونهوفر به‌طور مستقل کشف کردند، هنگامی که تجزیه نور از خورشید آغاز شد، بسیاری از خطوط تاریک (مناطقی که نور کم یا کم نور وجود دارد) مشاهده شد در طیف تا سال ۱۸۶۰ فیزیکدان گوستاو کیرشهف و شیمیدان روبرت بونزن نشان دادند که خطوط تاریک در طیف خورشید با خطوط روشن در طیفهای گازهای شناخته شده، خطوط خاص مربوط به عناصر شیمیایی منحصر به فرد هستند. کیرشهف دریافت که خطوط تاریک در طیف خورشید توسط جذب عناصر شیمیایی در جو زمین ایجاد شده‌است. به این ترتیب اثبات شد که عناصر شیمیایی موجود در خورشید و ستارگان نیز بر روی زمین یافت شده‌است.
در میان کسانی که مطالعه طیف خورشیدی و ستارگانی را گسترش داد، نورمن لاکیر، که در سال ۱۸۶۸ خطوط روشن و تاریک در طیف خورشیدی را تشخیص داد، گسترش یافت. ادوارد فرانکلند، شیمیدان، برای بررسی طیف عناصر در دمای و فشارهای مختلف، او نمی‌توانست یک خط زرد در طیف خورشیدی با هیچ عنصر شناخته شده مرتبط کند؛ بنابراین او ادعا کرد که خط نشان دهنده یک عنصر جدید است، که پس از Helios یونانی، خورشید شخصیت هلیوم نامیده می‌شود.
در سال ۱۸۸۵، ادوارد چارلز پیکرینگ یک برنامه بلند پروازانه از طبقه‌بندی طیفی ستاره‌ای در رصدخانه کالج هاروارد، که در آن یک کامپیوترهای هاروارد، به ویژه ویلیامینا فلمینگ، آنتونیا مووری و آنی جامپ کانن، طیفهای ضبط شده بر روی صفحات عکاسی را طبقه‌بندی کردند. تا سال ۱۸۹۰، یک کاتالوگ از بیش از ۱۰٬۰۰۰ ستاره تهیه شده بود که آن‌ها را به سیزده نوع طیفی تقسیم کرد. به دنبال چشم‌انداز پیکرینگ، تا سال ۱۹۲۴ کانن این فهرست را به ۹ جلد و بیش از یک چهارم یک میلیون ستاره گسترش داد و توسعه مجموعه رده‌بندی ستارگان هاروارد را که برای استفاده‌های جهانی در سال ۱۹۲۲ پذیرفته شد.
در سال ۱۸۹۵، جرج الری هیل و جیمز ادوارد کیلر همراه با یک گروه از ۱۰ سردبیر مجله از اروپا و ایالات متحده، مجله Astrophysical منتشر شد: بررسی بین‌المللی طیفی و فیزیک نجومی. در نظر گرفته شده بود که مجله شکاف میان مجلات علمی در نجوم و فیزیک را پر می‌کند و محل برگزاری نشریات مقالاتی را دربارهٔ کاربردهای نجومی اسپکتروسکوپ ارائه می‌دهد؛ در تحقیقات آزمایشگاهی، نزدیک به فیزیک نجومی، از جمله تعیین طول موج طیف‌های فلزی و گاز و آزمایش‌ها بر روی تابش و جذب؛ در نظریه‌های خورشید، ماه، سیارات، ستاره‌های دنباله دار، شهاب سنگ‌ها و سحابی ها؛ و در ابزار دقیق برای تلسکوپ و آزمایشگاه‌ها.
در حدود ۱۹۲۰، پس از کشف نمودار هرتسپرونگ راسل که هنوز هم به عنوان پایه‌ای برای طبقه‌بندی ستاره‌ها و تکامل آن‌ها استفاده می‌شود، آرتور استنلی ادینگتون پیش‌بینی کرده‌است که کشف و مکانیزم فرایندهای همجوشی هسته‌ای در ستارگان، در مقاله خود، «قانون اساسی ستاره‌ها». در آن زمان منبع انرژی ستاره‌ای یک رمز کامل بود؛ ادینگتون به درستی حدس زد که منبع همجوشی هیدروژن در هلیوم است و انرژی عظیم را براساس معادله انیشتین E = mc2 آزاد می‌کند. این پیشرفت بسیار قابل توجهی بود که از زمان همجوشی و انرژی هسته‌ای ترموکوپل و حتی ستارگان به‌طور عمده از هیدروژن تشکیل شده بود (هنوز متلاشی شده‌است) هنوز کشف نشده‌است.
در سال ۱۹۲۵، سیسیلیا پین گیپچکن یک مقاله دکتری نفوذی در کالج رادکلیف نوشت، که در آن او تئوری یونیزاسیون را به اتمسفرهای ستاره‌ای اعمال کرد تا کلاس‌های طیفی را به دمای ستاره‌ها مرتبط کند. مهم‌تر از همه، او کشف کرد که هیدروژن و هلیوم جزء اصلی ستاره هستند. با وجود پیشنهاد ادینگتون، این کشف خیلی غیرمنتظره بود که خوانندگان پایان‌نامه او را متقاعد ساخت تا نتیجه را قبل از انتشار منتشر کند. با این حال، تحقیقات بعدی او را کشف کرد.
در اواخر قرن بیستم مطالعات طیف نجومی برای پوشش دادن طول موج‌هایی که از امواج رادیویی از طریق طول موج‌های نوری، اشعه ایکس و گام گسترش می‌یافت گسترش می‌یافت. در قرن بیست و یکم، آن را بیشتر گسترش داد تا شامل مشاهدات بر اساس امواج گرانشی باشد.