Was ist Astrophysik?

Schwarze Kugel mit geschwungenen blauen Linien und einer leuchtenden Scheibe um sie herum.

Künstlerisches Konzept eines Schwarzen Lochs. Astronomen verwenden sowohl auf der Erde als auch im Weltraum Teleskope, um Strahlung von Weltraumobjekten zu sammeln. Astrophysiker verwenden die Gesetze der Physik und physikalischen Theorien, um diese Strahlung zu interpretieren. Letztendlich haben wir aus den Beobachtungen von Astronomen, den Köpfen und der Arbeit von Astrophysikern – und der Vorstellungskraft von Weltraumkünstlern – Bilder wie dieses. Bild über Dana Berry/ NASA/Wikimedia Commons.


Astrophysik ist die Wissenschaft von physikalischen Vorgängen im Kosmos. Es verwendet Daten, die von Astronomen mit Teleskopen auf der Erde und im Weltraum gesammelt wurden – kombiniert mit den Gesetzen und Theorien der Physik – um das Universum um uns herum zu interpretieren. Wenn die Astronomie fragtwasundwo, fragt Astrophysikwieundwarum. Eine Schwesterwissenschaft –Planetenwissenschaft– studiert die Planeten in unserem Sonnensystem und ferne Sonnensysteme in unserer Milchstraße. Eine andere Schwesterwissenschaft –Kosmologie– untersucht externe Galaxien und Leerräume sowie die großräumige Struktur und Geschichte des Universums.

Ein Astronom könnte zum Beispiel Nächte am Teleskop verbringen, um Daten über einen Stern zu sammeln. Den Astrophysikerhut aufsetzen – und je nachdem, welche Instrumente in Verbindung mit dem Teleskop verwendet wurden (FotometeroderSpektrometer) – dieser Wissenschaftler würde sich dann den Gesetzen der Physik zuwenden, um zu verstehen, wie dieser Stern seine Energie produziert, ob er einen Begleiter (oder vielleicht Planeten oder vielleicht eine umlaufende Scheibe) hat und wie sich der Stern durch den Weltraum bewegt.


Galaktische Astrophysiker würden dann fragen, wie dieser Stern zu dem passt, was über unsere Milchstraße bekannt ist.

Kosmologen würden dann fragen, wie das Wissen der Sterne mit dem des Universums als Ganzes zusammenpasst.

Übrigens könnten all diese Bezeichnungen – zum Beispiel Astronom, Astrophysiker, Kosmologe – eine einzelne Person beschreiben, deren Aufgabe es ist, das Universum zu studieren und zu verstehen.

Außerdem ist diese Beschreibung nur eine sehr, sehr vereinfachte Ansicht dessen, was Astronomen/Astrophysiker/Kosmologen tatsächlich tun. Sie könnten zum Beispiel viele andere Wissenschaften in ihr Studium einbringen: Chemie, Geologie, Biologie und mehr. Sie werden all dieses Wissen mit einem mächtigen und komplexen Arsenal an Theorien, Instrumenten und Rechenleistung bündeln, das vor wenigen Jahrzehnten undenkbar gewesen wäre. Alle Werkzeuge der Astronomie, all ihre verschiedenen Geräte, Daten, Theorien und Studienwege versuchen, die größten Fragen der Menschheit zu beantworten. Wie ist unser Universum hierher gekommen? Was ist seine Geschichte? Wo istwirkomme aus? Gibt es andere wie uns, anderswo im Kosmos?




Eine Silhouette einer Person vor kosmisch anmutenden Wolken.

Letztendlich ist die Astrophysik ein Werkzeug, das der Menschheit hilft, ihren Platz im Kosmos zu verstehen.

Die Geschichte der Astrophysik beginnt in Europa mit der Renaissance, als die Astronomie die Fesseln uralter Mythen abwarf und zu einer wahren Wissenschaft wurde. In Florenz, 1610,Galileo Galileiwar einer der ersten, der das Teleskop zum Himmel richtete und ein Universum enthüllte, das den restriktiven Lehren der Kirche widersprach. Im Jahr 1633 wurde Galileo aufgrund dieses gefährlichen Widerspruchs von der römischen Inquisition vor Gericht gestellt und für den Rest seines Lebens bis zu seinem Tod im Jahr 1642 unter Hausarrest gestellt.

Ein Gemälde im mittelalterlichen Stil, das einen wohlhabenden sitzenden Mann zeigt, der durch ein Teleskop späht; ein rotbärtiger Mann, vermutlich Galileo, beugt sich über ihn.

Ein Gemälde von Giuseppe Bertini (1858), das Galileo (stehend) zeigt, der dem Dogen oder Herzog von Venedig (sitzend) zeigt, wie man ein Teleskop benutzt. Galileo gilt als einer der ersten großen beobachtenden Astronomen. Bild überWikimedia Commons.

1665 in England,Isaac Newton, nachdem er vor der Großen Pest aus der Cambridge University geflohen war, ließ er sich in seiner Geburtsstadt, der ländlichen Gemeinde Woolsthorpe, Lincolnshire, nieder. In den nächsten Jahren entwickelte erInfinitesimalrechnungund revolutionäre Ideen über Licht. 1687 veröffentlichte er seineGesetz der universellen Gravitation, die besagt, dass jedes Teilchen jedes andere Teilchen im Universum mit einer Kraft anzieht, die direkt proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist. Zum ersten Mal konnten Wissenschaftler die Anziehungskraft zwischen Objekten im Weltraum berechnen. Dies war ein riesiger Fortschritt in der Fähigkeit der Wissenschaftler, den Himmel zu verstehen.


Langhaariger Mann mit Emblemen seiner Entdeckungen wie einem Prisma, einem Teleskop, einem Apfel und Planeten mit ihren Umlaufbahnen.

Isaac Newton (1642-1726). Im Jahr 1675 sagte er berühmt: „Wenn ich weiter gesehen habe, dann, indem ich auf den Schultern von Riesen stand.“ Bild überlehrertech.rice.edu.

Es kann daher argumentiert werden, dass Newton der erste Astrophysiker war, der die von ihm selbst entwickelten mathematischen und physikalischen Werkzeuge benutzte, um Fragen nach der Natur physikalischer Prozesse im Kosmos zu stellen.

Aber die wichtigste Erkenntnis aus Newtons Ära war einfach, dass das Universum von physikalischen Prozessen regiert wird. Mit den richtigen Werkzeugen können diese Prozesse von Menschen verstanden werden. Das Universum gehorchte nicht mehr den Launen mystischer und unergründlicher Mächte: Was da draußen war, warnur physik.

Im 20. Jahrhundert,Albert Einsteinhat mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie eine neue Revolution in unserem Verständnis der Gravitation eingeleitet.


Nun wird geschätzt, dass sich das, was wir über den Kosmos wissen, alle 10 Jahre verdoppelt.

Ein großer Teil dieses Wissens stammt aus dem fortwährenden Beitrag der Astrophysiker zu unserem Verständnis der Naturgesetze, die im Universum wirken.

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Albert Einstein als älterer Mann.

Einstein im Jahr 1947 im Alter von 68 Jahren. Seine speziellen und allgemeinen Relativitätstheorien veränderten die Art und Weise, wie Astrophysiker über Raum, Materie und Zeit denken.

Fazit: Beobachtungsastronomie und Astrophysik arbeiten zusammen, um unser Verständnis des Kosmos zu verbessern. Astrophysiker wenden die Gesetze der Physik und physikalischen Theorien an, um das von beobachtenden Astronomen gesammelte Licht zu interpretieren.