Աստղաֆիզիկա

Անվան այլ կիրառումների համար տե՛ս՝ Աստղաֆիզիկա (այլ կիրառումներ)

Աստղաֆիզիկա, աստղագիտության բաժին. ուսումնասիրում է երկնային մարմիններում, նրանց համակարգերում և տիեզերական տարածությունում տեղի ունեցող ֆիզիկական երևույթները (ինչպես նաև քիմիական պրոցեսները)։ Աստղաֆիզիկան ընդգրկում է Տիեզերքում տեղի ունեցող ֆիզիկական երևույթներին վերաբերող տեղեկությունների ստացման մեթոդների մշակումը, այդ տեղեկությունների կուտակումը, նրանց գիտական մշակումը և տեսական ընդհանրացումը։ Տեսական աստղաֆիզիկան, որի խնդիրն է դիտողական աստղաֆիզիկայի ստացած փաստական տվյալների ընդհանրացումը և բացատրումը, օգտվում է տեսական ֆիզիկայի օրենքներից ու մեթոդներից։

Դիտողական աստղաֆիզիկայի մեթոդների համախմբությունը հաճախ անվանում են գործնական աստղաֆիզիկա։ Ի տարբերություն ֆիզիկայի, որի հիմքում ընկած է երևույթի ընթանալու պայմանները կամայականորեն փոփոխելու հնարավորություն տվող փորձը, աստղաֆիզիկան հիմնվում է գլխավորապես դիտումների վրա, որի ժամանակ հետազոտողը հնարավորություն չունի փոխել ֆիզիկական պրոցեսի ընթացքը։ Սակայն այս կամ այն երևույթը ուսումնասիրելիս, սովորաբար, հնարավորություն է ընձեռվում այն դիտել երկնային շատ օբյեկտների վրա և տարբեր պայմաններում, այնպես որ, վերջին հաշվով, աստղաֆիզիկան գտնվում է ոչ պակաս բարենպաստ պայմաններում, քան փորձառական ֆիզիկան։ Շատ դեպքերում երկնային մարմիններում և համակարգերում նյութը գտնվում է այնպիսի պայմաններում (գերբարձր կամ գերցածր խտություններ, բարձր ջերմաստիճաններ և այլն), որոնք խիստ տարբերվում են ժամանակակից ֆիզիկական լաբորատորիաների համար մատչելի պայմաններից։ Դրա շնորհիվ աստղաֆիզիկական հետազոտությունները հաճախ հանգեցնում են ֆիզիկական նոր օրինաչափությունների բացահայտման։ Ըստ երկու հատկանիշի (դիտման մեթոդներ և դիտվող օբյեկտներ), դիտողական աստղաֆիզիկան պատմականորեն բաժանվել է առանձին մասնաճյուղերի։

Տարբեր մեթոդների են նվիրված այնպիսի մասնաճյուղեր, ինչպիսիք են աստղալուսաչափությունը, աստղասպեկտրոսկոպիան, աստղասպեկտրալուսաչափությունը, աստղաբևեռաչափությունը, աստղագունաչափությունը, ռենտգենյան աստղագիտությունը և այլն։

Ըստ դիտարկվող օբյեկտների, առանձնացված մասնաճյուղերի օրինակ կարող են ծառայել Արեգակի ֆիզիկան, մոլորակների ֆիզիկան, գալակտիկական միգամածությունների ֆիզիկան, աստղերի ֆիզիկան և այլն։ Տիեզերական թռիչքների տեխնիկայի զարգացմանը զուգընթաց աստղաֆիզիկական հետազոտություններում մեծ դեր է խաղում Երկրի արհեստական արբանյակներում և տիեզերական զոնդերում զետեղված գործիքների օգնությամբ կատարված դիտումների վրա հենվող արտամթնոլորտային աստղագիտությունը։ Տիեզերագնացության զարգացմամբ հնարավորություն ստեղծվեց այդպիսի գործիքներ տեղակայել նաև այլ երկնային մարմինների (առաջին հերթին՝ Լուսնի) վրա։ Դրա հիման վրա էլ ենթադրվում է փորձառական աստղագիտության զարգացումը։ Դիտողական և փորձառական աստղադիտությունների սահմանագծում են գտնվում ինչպես ռադիոաստղագիտությունը (աստերոիդների, Լուսնի, Երկրին մոտ մոլորակների ռադիոլոկացիան), այնպես էլ լազերային աստղագիտությունը, որը երկնային մարմինների վերաբերյալ տեղեկություններ է ստանում (որոնք օգտագործվում են աստղաֆիզիկայում) էլեկտրամագնիսական ալիքների փնջով այդ մարմիններր արհեստականորեն լուսավորելու միջոցով։

Պատմություն

Տիխո Բրահեն Եվրոպայում առաջինը, Վերածննդի դարաշրջանում սկսեց կատարել աստղագիտական մարմինների համակարգված և ճշգրիտ դիտարկումներ

Անզեն աչքով երևացող աստղերը արդեն մ.թ.ա. 2-րդ դարում, ըստ պայծառության, բաժանվել են 6 դասերի (աստղային մեծություններ)։ Այդ բաժանումը հետագայում ճշգրտվեց և տարածվեց ավելի թույլ աստղերի, ինչպես նաև ճառագայթումների ընդունման ոչ վիզուալ եղանակների վրա և, ըստ էության, դրվեց ժամանակակից աստղալուսաչափության հիմքում։ Մինչև աստղադիտակի գյուտը նկարագրվել են արեգակնային հրվիժակները, պայծառ գիսավորները, Գալակտիկայում հայտնաբերվել են նոր և գերնոր աստղեր (մասնավորապես Կասիոպեայում գտնվող 1572 գերնորի մանրազնին դիտարկում են կատարել դանիացի Տիխո Բրահեն և պրագացի աստղագետ Տադեուշ Հայեկը)։

Աստղադիտակի գյուտը հնարավորություն տվեց արժեքավոր տեղեկություններ ստանալ Արեգակի, Լուսնի և մոլորակների վերաբերյալ։ Վեներայի փուլերի (Գալիլեո Գալիլեյ) և մթնոլորտի (Միխայիլ Լոմոնոսով) հայտնաբերումը հսկայական նշանակություն ունեցան մոլորակների բնույթը հասկանալու համար։ Արեգակի սպեկտրում մութ գծերի մանրազնին հետազոտությունները (Յոզեֆ Ֆրաունհոֆեր, 1814) առաջին քայլերն էին երկնային մարմինների վերաբերյալ մասսայական սպեկտրալ տեղեկությունների ստացման ուղղությամբ։ Դրա կարևորությունը բացահայտվեց սպեկտրալ վերլուծության բնագավառում Գուստավ Կիրխհոֆի և Ռոբերտ-Վիլհելմ Բունզենի (Գերմանիա) կատարած աշխատանքներից հետո (1859—62)։ XIX դարի 90-ական թվականների սկզբից աշխարհի խոշորագույն աստղադիտակների մեծ մասն ուներ ճեղքային սպեկտրոգրաֆներ (աստղերի բարձր դիսպերսիայով սպեկտրների ուսումնասիրման համար), ընդ որում, աստղերի ու երկնային այլ լուսատուների սպեկտրների լուսանկարումը կազմեց այդ գործիքների օգնությամբ կատարվող դիտումների ծրագրի հիմնական մասը։ Իրենց աշխատանքները դրան նվիրեցին ժամանակակից աստղաֆիզիկայի պիոներներ՝ Արիստարխ Բելոպոլսկին (Ռուսաստան), Գերման Ֆոգելը (Գերմանիա), Ուիլյամ Քեմպբելը և Էդուարդ Պիկերինգը (ԱՄՆ) և այլք։ Նրանց հետազոտությունների շնորհիվ որոշվեցին բազմաթիվ աստղերի տեսագծային արագությունները, հայտնաբերվեցին սպեկտրալ կրկնակի աստղեր, գտնվեց ցեֆեիդների տեսագծային արագությունների փոփոխություն, դրվեցին աստղերի սպեկտրալ դասակարգման հիմքերը։

Վաղ 20-րդ դարի տարրերի, արեգակնային և աստղային սպեկտրների համեմատություն

Լաբորատոր սպեկտրոսկոպիայի և ատոմների ու իոնների սպեկտրների տեսության (քվանտային մեխանիկայի հիման վրա) արագ զարգացումը 20-րդ դարի առաջին կեսին հանգեցրեց աստղային սպեկտրների մեկնաբանման հնարավորությանը և դրա հիման վրա աստղերի ֆիզիկայի և առաջին հերթին՝ աստղային մթնոլորտների ֆիզիկայի զարգացմանը։ Աստղային մթնոլորտներում իոնացման տեսության հիմքերը 20-րդ դարի առաջին քառորդում դրեց հնդիկ ֆիզիկոս Մեղնադ Սահան։ 20-րդ դարի առաջին քառորդում տեսական աստղաֆիզիկայի հանդես գալը (որի հիմնադիրները համարվում են գերմանացի աստղագետ Կարլ Շվարցշիլդն ու անգլիացի աստղագետ Արտուր Էդինգտոնը) և նրա գլխավոր ուժերի կենտրոնացումը աստղային մթնոլորտների ֆիզիկայի և աստղերի կառուցվածքի վրա մեծացրին հետաքրքրությունը աստղային սպեկտրների ուսումնասիրության նկատմամբ։ Այդ պրոցեսը շարունակվեց մինչև դարի կեսը, երբ աստղագիտական հետազոտություններում սպեկտրալ հետազոտություններից բացի կարևոր դեր սկսեցին խաղալ ռադիոաստղագիտության, արտագալակտիկական աստղագիտության, ինչպես և արտամթնոլորտային աստղագիտության մեջ զարգացվող մեթոդները։ Գազային միգամածությունների սպեկտրների արգելված գծերի նույնացման և ռուս աստղագետ Վասիլի Ստրուվեի կողմից առաջին անգամ (1847) ուսումնասիրված միջաստղային կլանման հետազոտությունների ընդարձակման հետևանքով 20-րդ դարի երկրորդ քառորդից սկսեց արագ զարգանալ միջաստղային նյութի ֆիզիկան, իսկ ռադիոաստղագիտության մեթոդները աստղաֆիզիկայի այդ բնագավառի համար բացեցին անսահմանափակ հնարավորություններ (չեզոք ջրածնի 21 սմ ալիքի երկարությամբ ռադիոճառագայթման դիտումներ և այլն)։

Արդեն 20-րդ դարի 20-ական թվականներին, Է. Հաբլի (ԱՄՆ) աշխատանքների շնորհիվ վերջնականորեն ապացուցվեց սպիրալաձև միգամածությունների արտագալակտիկական բնույթը։ Երկնային այդ օբյեկտները՝ գալակտիկաները, որոնք աստղերի և միջաստղային նյութի հսկայական խառնակույտեր են, ուսումնասիրվում են ինչպես օպտիկական, այնպես էլ ռադիոաստղագիտական մեթոդներով։ Երկու մեթոդներն էլ տալիս են միևնույն կարևորության և միմյանց լրացնող տեղեկություններ, չնայած վերջինս ստացված տեղեկությունների քանակով զիջում է առաջինին։ 20-րդ դարի 40-ական թվականների վերջերից երկնքի լուսանկարման համար սկսեցին օգտագործել մեծ տեսադաշտով խոշոր աստղադիտակներ (Շմիդի և Մաքսուտովի աստղադիտակներ), որոնցով հնարավորություն ստեղծվեց կատարել գալակտիկաների և նրանց կույտերի մասսայական ուսումնասիրություններ։

ԱՄՆ-ի Մաունթ Պալոմարի աստղադիտարանում (Վ. Բաադե, Ֆ. Ցվիկի, Ա. Սենդիջ), ՀՍՍՀ ԳԱ Բյուրականի աստղաֆիզիկական աստղադիտարանում (Վ. Համբարձումյան, Բ. Մարգարյան և ուրիշներ), Մոսկվայի Պ. Կ. Շտերնբերգի անվան աստղագիտական ինստիտուտում (Բ. Ա. Վորոնցով-Վելյամինով), ինչպես նաև Քեմբրիջի (Մեծ Բրիտանիա) ու Պարկսի (Ավստրալիա) ռադիոաստղադիտարաններում կատարված հետազոտությունները բացահայտեցին գալակտիկաների ձևերի և նրանցում տեղի ունեցող ֆիզիկական երևույթների հսկայական բազմազանությունը։ 50-ական թվականների 2-րդ կեսին հայտնաբերվեցին գալակտիկաների կորիզների ակտիվության արտահայտություններ հանդիսացող հսկայական մասշտաբների պայթյունային պրոցեսներ։ Տեսական աստղաֆիզիկայի առաջ խնդիր դրվեց բացատրել դրանք։ 60-ական թվականների 1-ին կեսին հայտնաբերվեցին քվազիաստղային ռադիոաղբյուրներ (քվազարներ)։ Քվազարների և գալակտիկաների կորիզների ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ դրանք իրենց բնույթով արմատականորեն տարբերվում են աստղերից, մոլորակներից և միջաստղային փոշուց կամ գազից։ Նրանցում դիտվող նոր երևույթներն այնքան ինքնատիպ են, որ դրանց նկատմամբ միշտ չէ, որ կիրառելի են գոյություն ունեցող ֆիզիկական պատկերացումները։ Այդ և մի շարք այլ հայտնագործությունների շնորհիվ աստղաֆիզիկան, ըստ էության, հեղափոխություն է ապրում, որը իր նշանակությամբ համեմատելի է Կոպեռնիկոսի-Գալիլեյի-Կեպլերի-Նյուտոնի ժամանակների հեղափոխությանը աստղագիտության մեջ և այն հեղաշրջմանը, որ ֆիզիկան ապրեց 20-րդ դարի 1-ին երեք տասնամյակներում։

20-րդ դարի վերջին հատվածում և 21-րդ դարի սկզբում արտամթնոլորտային աստղագիտության զարգացումը զգալիորեն հարստացրեց աստղագիտության գիտելիքները և հետազոտության մեթոդները։ Նշանակալի հաջողությունների են հասել Արեգակի, մոլորակների, արբանյակների և այլ երկնային մարմինների հետազոտությունները ավտոմատ միջմոլորակային կայաններով և զոնդերով։ Ուղեծրային աստղադիտակների և ռադիոսատղադիտակների օգտագործմամբ հնարավոր են դարձել ավելի ճշգրիտ և մանրակրկիտ հետազոտությունները։

Տես նաև՝

Տեսական աստղաֆիզիկա

Մեծ Պայթյունի ձայնը (50 վայրկյան)

Տեսական աստղաֆիզիկայի նպատակն է ֆիզիկայի ընդհանուր օրենքների հիման վրա բացատրել աստղաֆիզիկայում ուսումնասիրվող երևույթները։ Ընդ որում, այն օգտվում է ինչպես տեսական ֆիզիկայում արդեն մշակված մեթոդներից, այնպես էլ այնպիսի հատուկ մեթոդներից, որոնք մշակվել են երկնային մարմիններում տեղի ունեցող երևույթները և այդ մարմինների յուրահատուկ հատկությունների հետ կապված հարցերը ուսումնասիրելու համար։ Քանի որ աստղաֆիզիկական պրոցեսների մասին տեղեկություններն ստացվում են մեզ հասնող ճառագայթման գրանցմամբ, ապա տեսական աստղաֆիզիկայի առաջին, խնդիրն է դիտումների արդյունքների անմիջական մեկնաբանումը և ծավալված պրոցեսի արտաքին պատկերի մոտավոր կազմումը (օրինակ, նոր աստղերի պայծառությունը և սպեկտրի դիտումները հնարավոր եղավ բացատրել աստղի արտաքին շերտերի արտանետումների մասին պատկերացումներով)։ Սակայն նրա վերջնական նպատակը երևույթի մեխանիզմի և պատճառների պարզաբանումն է բերված օրինակում՝ թաղանթի արտանետմանը հանգեցնող բռնկման պատճառները)։ Աստղաֆիզիկայում ուսումնասիրվող պրոցեսների հիմնական տարբերիչ հատկանիշը մեծ մասամբ նյութի և ճառագայթման փոխազդեցության էական նշանակությունն է։ Դրա համար էլ տեսական աստղաֆիզիկան, կոնկրետ խնդիրների լուծմանը զուգընթաց, մշակում է նաև այդ փոխազդեցության հետազոտման մեթոդներ։ Այն դեպքում, երբ տեսական ֆիզիկան հետաքրքրվում է այդ տիպի տարրական պրոցեսներով, աստղաֆիզիկան ուսումնասիրում է մեծ համակարգերում բազմապատիկ և բարդ փոխազդեցությունների արդյունքները։ Այսպես, նյութական միջավայրում ճառագայթման տեղափոխման տեսությունը, որն օգտագործվում է նաև ֆիզիկայի այլ բաժիններում, բարձր կատարելագործման հասավ հենց աստղաֆիզիկայում։ Սպեկտրալ գծերում ճառագայթման տեղափոխման տեսության հաջող զարգացումը խորհրդային աստղագետներ Վ. Սոբոլևի և ուրիշների աշխատություններում հնարավորություն տվեց բացահայտել աստղային մթնոլորտներում կլանման և առաքման գծերի առաջացման ճշգրիտ օրինաչափությունները։ Այսպիսով, հնարավոր դարձավ աստղային սպեկտրների քանակական մեկնաբանությունը։ Մշակվել են նաև աստղային զանգվածների հավասարակշռության վիճակների հաշվման ընդհանուր մեթոդները։ Գազային աստղերի հավասարակշռված կոնֆիգուրացիաների ուսումնասիրման գործում մեծ ավանդ ունեն Մ. Շվարցշիլդը (ԱՍՆ) և Ա. Մասևիչը (ԽՍՀՄ)։ Այլասերված կոնֆիգուրացիաների տեսությունը, որում հաշվի է առնվում էլեկտրոնային գազի այլասերումը, XX դ. 2-րդ քառորդում մշակել են Է. Միլնը (Մեծ Բրիտանիա) և Ս. Չանդրասեկհարը (Հնդկաստան)։ Գերխիտ կոնֆիգուրացիաների դեպքում (որոնցում արդեն այլասերված է բարիոնային գազը) հաշվումներն անհրաժեշտ է կատարել հարաբերականության ընդհանուր տեսության հիման վրա։ Այդ հարցերը, ինչպես և տիեզերքի՝ որպես ամբողջության ընդարձակման պրոցեսին վերաբերող տեսական հետազոտությունները կազմում են տեսական աստղաֆիզիկայի նոր բնագավառ, որը ստացել է ռելյատիվիստական աստղաֆիզիկա անունը։

Տեսական աստղաֆիզիկայի ուսումնասիրության առարկաները ներառում են՝ աստղային դինամիկան և էվոլյուցիան, Գալակտիկաների առաջացումը և էվոլյուցիան, մագնիտոհիդրոդինամիկան, նյութի մեծ կոնֆիգուրացիաները Տիեզերքում, տիեզերական ճառագայթման ծագումը, ընդհանուր հարաբերականությունը և ֆիզիկական կոսմոլոգիան, ներառյալ լարերի տիեզերագիտությունը և տիեզերական մասնիկների ֆիզիկան։ Աստղաֆիզիկական օգտագործվում է տիեզերական մեծ կառուցվածքների պահվածքի բացատրությունների ժամանակ, այնտեղ, որտեղ ձգողականությունը մեծ դեր ունի տարբեր ֆենոմենների առաջացման դեպքում։ Այնպիսի ֆենոմենների, որոնցից են սև խոռոչները և գրավիտացիոն ալիքները։

Գիտնականների կողմից լայնորեն ընդունված տեսություններից և մոդելներից շատերը հիմնվում են աստղաֆիզիկական հետազոտությունների վրա, այնպիսիք, ինչպիսին են Մեծ Պայթյունը, Տիեզերքի ինֆլացիան, Մուգ նյութը, Մուգ էներգիան։

Գործնական աստղաֆիզիկա

Արեգակնային համակարգի մարմինների ուսումնասիրությունները

Մեծ մոլորակների մեջ առավել լավ ուսումնասիրված է Երկիրը՝ գեոֆիզիկայի հետազոտման առարկան։ Մնացած յոթ մոլորակների մասին տեղեկությունները մինչև 20-րդ դարի կեսերը համեմատաբար սակավաթիվ էին։ Սակայն տիեզերական սարքերի օգնությամբ կատարվող դիտումների վրա հենվող հետազոտությունների ընդլայնումը թույլ տվեց զգալիորեն փոխել այդ դրությունը։ Առանձնապես հետաքրքրական են մթնոլորտային ծածկույթ ունեցող մոլորակների սպեկտրալ հետազոտությունները։ Այդպիսի հետազոտություններով հաստատվել է մոլորակների մթնոլորտների բաղադրության արմատական տարբերությունների առկայությունը։ Մասնավորապես պարզվել է, որ Յուպիտերի մթնոլորտում հիմնական բաղադրիչը ամոնիակն է, Վեներայի մթնոլորտում՝ ածխաթթու գազը, մինչդեռ Երկրի վրա գերիշխում են մոլեկուլային ազոտն ու թթվածինը։ Մարսի վրա խառնարանաձև մեծ կազմավորումների հայտնաբերումը («Մարիներ» տիեզերական սարքերի օգնությամբ, ԱՄՆ) խնդիր է դնում ստեղծել մոլորակների և Լուսնի ռելիեֆի առաջացման ընդհանուր տեսություն։ Գոյություն ունեն Լուսնի և Մարսի վրա խառնարանների առաջացման իրար հակադիր երկու տեսություններ։ Մեկը դրանց առաջանալը վերագրում է հրաբուխներին, իսկ մյուսը՝ հսկա երկնաքարերի հարվածներին։ Լուսնի վրա հրաբխային գործունեության առկայության մասին նոր փաստերի բացահայտումը ավելի է ստվարացնում առաջին տեսության կողմնակիցների շարքերը։ Մոլորակների ռելիեֆի առանձնահատկությունների ու նրանց պտտման օրենքների մասին և որոշ այլ տեղեկություններ են մեզ տրամադրում ռադիոաստղագիտական դիտումները։

Մոլորակների արբանյակների մեծ մասը, ինչպես նաև բոլոր փոքր մոլորակները, մթնոլորտ չունեն, քանի որ նրանց ձգողության ուժը չի բավարարում գազերը իրենց վրա պահելու համար։ Երկնային այդ մարմինների (բացառությամբ Լուսնի) փոքր անկյունային չափերը հնարավորություն չեն տալիս ուսումնասիրել նրանց մակերևույթների մանրամասները Երկրի վրա գտնվող աստղադիտակներով։ Այդ պատճառով նման մարմինների ուսումնասիրությունները հիմնականում կատարվել են ավտոմատ միջմոլորակային կայանների միջոցով։ Մեծ հետաքրքրություն են ներկայացնում գիսավորների՝ Արեգակին մոտենալու ժամանակ առաջացող երևույթները. արեգակնային ճառագայթման ազդեցությամբ տեղի ունեցող սուբլիմացիայի հետևանքով գիսավորի միջուկից անջատվում են նրա ընդարձակ գլուխն առաջացնող գազեր։ Արեգակնային ճառագայթման և, ըստ երևույթին, արեգակնային քամու ազդեցությամբ է պայմանանավորված պոչի կազմավորվելը, որի երկարաթյունը երբեմն հասնում է միլիոնավոր կիլոմետրերի։ Անջատված գազերը ցրվում են միջմոլորակային տարածությունում, որի հետևանքով էլ ամեն անգամ Արեգակին մոտենալիս գիսավորը կորցնում է իր զանգվածի զգալի մասը։ Այդ առումով էլ գիսավորները, հատկապես կարճ պարբերությամբ գիսաստղերը, դիտվում են որպես կյանքի կարճ՝ հազարամյակներով կամ նույնիսկ հարյուրամյակներով չափվող տևողություն ունեցող մարմիններ։ Գիսավորների համակարգի ծագման ու զարգացման ուսումնասիրությունը հնարավորություն կտա եզրակացություն անել ամբողջ Արեգակնային համակարգի էվոլյուցիայի վերաբերյալ։

Արեգակի ֆիզիկա

Արեգակում տեղի ունեցող ֆիզիկական երևույթները գործնականորեն անկախ են շրջապատող միջավայրից։ Արեգակի զարգացումը, համենայն դեպս ներկա դարաշրջանում, պայմանավորված է նրա ներքին օրինաչափություններով։ Պարզվել է, որ Արեգակի, ինչպես և բոլոր աստղերի ներսում կան ջերմային էներգիայի աղբյուրներ (միջուկային բնույթի), որոնց շնորհիվ Արեգակի (աստղերի) նյութը տաքանում է մինչև բարձր ջերմաստիճաններ։ Դրա հետևանքով տեղի է ունենում ճառագայթային էներգիայի առաքում։ Հավասարակշռություն է հաստատվում Արեգակի (աստղերի) ճառագայթման հզորության և նրա ներսում գտնվող ջերմային էներգիայի աղբյուրների գումարային հզորության միջև։ Արեգակնային ակտիվության դրսևորումը (Արեգակի ճառագայթումները, նրա արձակած մասնիկների հոսքերը՝ օժտված մագնիսական դաշտերով) միաժամանակ էական ազդեցության է ունենում Արեգակնային համակարգի բոլոր անդամների զարգացման վրա։ Մանրակրկիտ ուսումնասիրման օբյեկտներ են հանդիսանում Արեգակի մթնոլորտում առաջացող անցողիկ տարբեր կազմավորումները՝ արևաբծերը, ջահերը, հրվիժակները։ Առանձնակի հետաքրքրություն են ներկայացնում գունոլորտային կարճատև բռնկումները, որոնք սովորաբար տևում են մի քանի տասնյակ րոպեներ և ուղեկցվում զգալի քանակությամբ էներգիայի անջատումով։ Արեգակի արտաքին շերտերում տեղի են ունենում մագնիսական դաշտերի անընդհատ փոփոխություններ։ Տեսական հետազոտությունները ցույց տվեցին, որ էներգիայի տեղափոխումը Արեգակում (ինչպես և աստղերում) տեղի է ունենում գլխավորապես ճառագայթման առաքման ու կլանման ճանապարհով։ Այդ եզրակացության վրա է կառուցված Արեգակի ճառագայթային հավասարակշռության տեսությունը (որը վերաբերում է Արեգակի ինչպես արտաքին, այնպես էլ ներքին շերտերին)։

Արեգակի (ինչպես և աստղերի) ֆիզիկայի կարևորագույն հարցը էներգիայի աղբյուրների բնույթն է։ Արեգակնային էներգիայի աղբյուրը ջերմամիջուկային ռեակցիաները համարող վարկածը քանակական տեսակետից կարող է բավարար չափով բացատրել ճառագայթումը միլիարդավոր տարիների ընթացքում (այնուամենայնիվ, այն վերջնական ստուգման կարիք ունի)։ Արեգակնային և աստղային էներգիաների աղբյուրների բնույթի լրիվ պարզաբանումը հսկայական նշանակություն կունենա Արեգակի և աստղերի էվոլյուցիայի հարցերի լուծման համար։ Նկատի ունենալով Արեգակի մակերևութային շերտերում տեղի ունեցող ֆիզիկական երևույթների և երկրային մթնոլորտի վերին շերտերի վրա դրանց ունեցած ազդեցության ուսումնասիրման գիտական մեծ արժեքը՝ այդ երևույթների սիստեմատիկ դիտումների համար միավորվել են շատ երկրների աստղադիտարաններ՝ օգտագործելով բոլոր հնարավոր մեթոդները, կազմակերպելով Արեգակի համօրյա ծառայությունը։

Աստղերի ֆիզիկա

Գլիսե 915 սպիտակ թզուկի և Երկրի համեմատական չափերը

Առագաստի պուլսարի տեսագրությունը ռենտգենյան ճառագայթների տիրույթում

Աստղերի ուսումնասիրման ժամանակ կարևոր դեր են խաղում Արեգակի կառուցվածքի մասին պատկերացումներր, որոնք ձևափոխվում են այնպես, որ բավարարեն աստղերի մասին եղած լուսաչափական և հատկապես՝ սպեկտրալ տվյալներին։ Մինչ այժմ դասակարգվել են մեկ միլիոնից ավելի աստղերի սպեկտրներ։ Աստղերի սպեկտրալ դասակարգումը առաջին անգամ մշակվել է 20-րդ դարի սկզբին, Հարվարդի աստղադիտարանում, իսկ այնուհետև կատարելագործվել է ու ճշգըրտվել։ Այդ դասակարգման համար գլխավոր հատկանիշը այս կամ այն սպեկտրալ գծերի առկայությունը և դրանց հարաբերական ինտենսիվություններն են։ Աստղերի սպեկտրների ուսումնասիրությունը անմիջապես վկայում է, որ աստղերի արտաքին շերտերը բաղկացած են տարբեր տարրերի (գլխավորապես ջրածնի և հելիումի) տարբեր չափով իոնացած գազերից։ Նորմալ աստղերում, ինչպես ցույց է տալիս տեսական աստղաֆիզիկան, այդ գազային կառուցվածքը տարածվում է մինչև աստղի կենտրոնը։ Հետաքրքիր օբյեկտներ են այսպես կոչված սպիտակ թզուկները, որոնք ունեն համեմատաբար բարձր մակերևութային ջերմաստիճան (7000 °C-ից մինչև 30 000 °C) և ցածր լուսատվություն (շատ անգամ փոքր Արեգակի լուսատվությունից)։ Որոշ սպիտակ թզուկների միջին խտությունը ավելի քան միլիոն անգամ գերազանցում է ջրի խտությանը։ Հետագայում տեսականորեն հաստատվեց նեյտրոնների և անգամ հիպերոնների այլասերված գազից կազմված աստղային զանգվածների կոնֆիգուրացիաների գոյությունը։ Այդպիսի կոնֆիգուրացիաների խտությունները պետք է 10¹⁴ - 10¹⁵ անգամ մեծ լինեն ջրի խտությունից։ Սակայն շատ տարիների ընթացքում այդպիսի կոնֆիգուրացիաներ չհայտնաբերվեցին։ Միայն 1967-ին հայտնաբերվեցին պուլսարները, օբյեկտներ, որոնք առաքում են փոփոխական հոսք մի դեպքում վայրկյաններով, իսկ մյուս դեպքում՝ վայրկյանի մասերով չափվող պարբերությամբ։ Լուրջ հիմքեր կան ենթադրելու, որ դրանք հենց գերխիտ կոնֆիգուրացիաներն են։ Առանձնակի հետաքրքրություն են ներկայացնում փոփոխական աստղերը, որոնց մոտ փոփոխվում են թե' պայծառությունը և թե' սպեկտրը։ Այն դեպքերում, երբ այդպիսի փոփոխությունները պարբերական կամ մոտավորապես պարբերական բնույթ ունեն, դրանք բացատրվում են բաբախումներով, այսինքն՝ աստղի հաջորդաբար ընդարձակվելով ու կծկվելով։ Ավելի խոր փոփոխություններ են տեղի ունենում անկայուն աստղերում, որոնցից շատերը երիտասարդ աստղեր են և գտնվում են կազմավորման պրոցեսում։ Կարևոր նշանակություն ունեն պայծառության խիստ անկանոն փոփոխությամբ օժտված և T աստղասփյուռների մեջ մտնող RW Կառավարի տիպի աստղերը, որոնց հասակը 10 մլն. տարուց չի անցնում։

Եթե աստղերի նորմալ ճառագայթումը զուտ ջերմային բնույթի է, ապա բռնկումների ժամանակ անջատված էներգիան ակնհայտորեն ոչ ջերմային ծագում ունի։ էներգիայի անջատման ավելի վիթխարի պրոցեսներ են տեղի ունենում նոր և գերնոր աստղերի բռնկումների ժամանակ։ Գերնորերի բռնկումների դեպքում շուրջ 1 ամսվա ընթացքում անջատվում է 10⁴² Ջ։ Նոր և գերնոր աստղերի բռնկումների ժամանակ տեղի է ունենում ընդարձակվող գազային թաղանթների արտանետում։ Այսպես կոչված նորանման փոփոխական աստղերի, մասնավորապես՝ SS Կարապի տիպի աստղերի բռնկումներն իրենց մասշտաբներով միջանկյալ դիրք են գրավում նոր և UV Կետի տիպի աստղերի բռնկումների միջև։

Միգամածությունների ֆիզիկա

Բավականին մանրամասնորեն են ուսումնասիրված ջերմ աստղերով լուսավորված գազային միգամածություններում տեղի ունեցող ֆիզիկական պրոցեսները։ Այդ պրոցեսները, ըստ էության, հանգում են ջերմ աստղերի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցությամբ տեղի ունեցող ֆլուորեսցենցմանը։ Ինչ վերաբերում է ջերմ աստղերով չլուսավորված գազային միգամածություններին, ապա նրանց ուսումնասիրությունը հնարավոր է դառնում այն բանի շնորհիվ, որ նրանք ճառագայթում են ջրածնի ռադիոգիծ՝ 21 սմ ալիքի երկարությամբ։ Գազային միգամածությունների մեծ մասում գտնվում է նաև պինդ մասնիկներից կազմված փոշային նյութ։ Եթե գազա-փոշային միգամածությունը լուսավորված է համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանի աստղով, որի ճառագայթումը գազի ֆլուորեսցենցում չի կարող առաջացնել, ապա դիտվում է լուսավորող աստղի լույսի անդրադարձումը միգամածության փոշային բաղադրիչից։ Նման դեպքերում միգամածության սպեկտրը հանդիսանում է աստղի սպեկտրի վերարտադրումը։ Գալակտիկայում դիտվում են նաև ռադիոմիգամածություններ, որոնք ռադիոդիապազոնում առաքում են անընդհատ սպեկտր։ Այդպիսի ճառագայթումը կապված է մագնիսական դաշտում ռելյատիվիստական էլեկտրոնների արգելակման (այսպես կոչված սինքրոտրոնային ճառագայթում) հետ։ Այդ միգամածություններն առաջացել են գերնոր աստղերի բռնկումների հետևանքով։ Այդպիսիներից են Խեցգետնաձև միգամածությունը և Կասիոպեա A ռադիոաղբյուրը։ Դրանց կյանքի տևողությունը չափվում է ընդամենը հազարավոր, իսկ երբեմն էլ՝ նույնիսկ հարյուրավոր տարիներով։

Արտագալակտիկական օբյեկտների ֆիզիկա

Ուսումնասիրությունների սկզբնական շրջանում գալակտիկաները համարվում էին աստղերի ու միգամածությունների մեխանիկական խառնակույտ։ Դրա համար էլ քննարկվում էին միայն նրանց ներքին կինեմատիկային ու դինամիկային վերաբերող հարցերը։ Սակայն շուտով պարզվեց, որ որոշակի կապ գոյություն ունի գալակտիկաների ձևի (էլիպսաձև, սպիրալաձև, անկանոն) և նրանց մեջ մտնող աստղերի («աստղային բնակչության») դասերի, մասնավորապես՝ նրանց մեջ երիտասարդ աստղերի (կապույտ հսկաների) առկայության միջև։ Պարուրաձև գալակտիկաների թևերում նկատվում են մեծ անհամասեռություններ, O աստղասփյուռներ՝ համակարգեր, որոնք կազմված են երիտասարդ աստղերից և միգամածություններից։ Դրանց առաջացումը, ըստ երևույթին, կապված է ֆիզիկական խոր պրոցեսների հետ, որոնց դեպքում նախաստղային նյութի խոշոր զանգվածները վեր են ածվում սովորական աստղերի։ Այդ պրոցեսների ուսումնասիրությունը աստղաֆիզիկայի դժվար, չլուծված պրոբլեմներից մեկն է։ 20-րդ դարի կեսերից սկսեց դրսևորվել կորիզների ունեցած վճռական դերը գալակտիկաների էվոլյուցիայում։ Հաստատվել է կորիզների ակտիվության տարբեր ձևերի գոյությունը, մասնավորապես՝ հսկայական բռնկումները, որոնց դեպքում արտանետվում են ռելյատիվիստական էլեկտրոնների վիթխարի ամպեր։ Այդպիսի բռնկումների հետևանքով սովորական գալակտիկաները փոխարկվում են ռադիոգալակտիկաների։ Տեղի են ունենում նաև ամպերի և սովորական գազային շիթերի արտանետումներ։ Բոլոր այդ երևույթները վկայում են այն մասին, որ գալակտիկաների կորիզներում տեղի են ունենում նյութի և էներգիայի փոխակերպման շատ խոր պրոցեսներ։

Ռադիոճառագայթման քվազիաստղային աղբյուրների (քվազարների), ինչպես նաև քվազիաստղային զուտ օպտիկական օբյեկտների հայտնաբերումը հանգեցրեց ավելի խոր պրոցեսների բացահայտմանը։ Նախ պարզվեց, որ քվազարների մեջ կան այնպիսի օբյեկտներ, որոնք առաքում են Արեգակից 10¹³ անգամ ավելի հզոր ճառագայթում և հարյուրավոր անգամ պայծառ են գերհսկա գալակտիկաներից։ Քվազարների պայծառությունը համեմատաբար արագ է փոփոխվում, որը վկայում է նրանց տրամագծերի փոքր լինելու մասին (անընդհատ սպեկտրը ճառագայթվում է 0,2 պարսեկից ոչ մեծ տրամագիծ ունեցող ծավալից)։ Շատ տեսակետներից քվազարները նման են գալակտիկաների առավել ակտիվ կորիզներին, միայն թե նրանցում երևույթների մասշտաբները ավելի մեծ են։ Քվազարների զանգվածներն անհայտ են։ Սակայն, դրանց համարելով շատ մեծ, մեկուսացված կորիզներ, կարելի է ընդունել, որ նրանց զանգվածը Արեգակի զանգվածից մեծ է 10¹¹ և ավելի անգամ։

Տես նաև

Տիեզերաքիմիա

Գրականություն

Համբարձումբայն Վ. Հ., «Տիեզերքի էվոլյուցիայի պրոբլեմները», Երևան, 1968։
Ա.Ա Սահարյան, «Աստղաֆիզիկա, գրավիտացիա և քվանտային ֆիզիկա», ԵՊՀ հրատ., 2012
Струве О. В., Зебергс В., «Астрономия в 20 веке», перевод с английского, Москва, 1968։
Зельдович Я. Б. и Новиков И. Д., «Релятивистская астрофизика», Москва, 1968։
М. Л. Фильченков, С. В. Копылов, В. С. Евдокимов «Курс общей физики: дополнительные главы».

Արտաքին հղումներ

Ժամանակակից ֆիզիկայի միջազգային ամսագիր Ուորլդ Սայնթիֆիք
Տիեզերական ճամփորդություն. Գիտական կոսմոլոգիայի պատմություն Արխիվացված 2008-10-21 Wayback Machine, Ամերիկյան ֆիզիկայի ինստիտուտ
Ստենֆորդի գծային արագացուցիչի կենտրոն, Ստենֆորդ, Քալիֆոռնիա
Տիեզերական աստղաֆիզիկայի և տիեզերքի ֆիզիկայի ինստիտուտ
Աստղաֆիզիկական ամսագիր
Աստղագիտություն և աստղաֆիզիկա, Եվրոպական ամսագիր
Աստղագիտական / աստղաֆիզիկական ամսագրերի ցանկ Արխիվացված 2012-07-18 Wayback Machine
Նեդ Ռայթի կոսմոլոգիայի ուղեցույց, Քալիֆոռնիայի համալսարան
Նևադայի համալսարանի Աստղագիտության և աստղաֆիզիկայի բաժին

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Աստղաֆիզիկա» հոդվածին։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից (հ․ 1, էջ 584)։