Астрофизика – область астрономии, которая занимается исследованием физических свойств небесных тел.
Предмет астрофизики – изучение тех или иных физических процессов которые происходят в наблюдаемой учеными области Вселенной.
Электромагнитное излучение служит основным источником информации об объектах расположенных в космосе. Исключением является Луна, планеты и некоторые другие малые тела нашей Солнечной системы. Объекты, расположенные в нашей системе также возможно исследовать при помощи средств современной космонавтики.
Задачей астрофизики считается выстраивание таких моделей, которые бы смогли объяснить такие явления как излучения космических объектов с наблюдаемыми характеристиками. Такими характеристиками являются интенсивность, спектр, поляризация, временной профиль и так далее.
Известная картина физических процессов и законов помогает ученым - астрофизикам решать поставленные задачи.
Космологическая проблема
В космологии основной проблемой является выбор той или иной модели эволюции Вселенной, в которой мы живем.
Различают такие модели развития Вселенной как открытую, которая имеет неограниченное космологическое расширение, и закрытую модель, особенностью которой является идея о том, что первоначальное расширение Вселенной из сверхплотного состояния впоследствии сменится сжатием.
Ещё одной проблемой космологии считается выяснение того, каким именно было первоначальное расширение Вселенной в первые моменты после того как произошёл Большой Взрыв.
В современной науке скорость расширения Вселенной определяется при помощи постоянной Хаббла. Отметим, что из –за существования космологического расширения любые два объекта которые находятся на расстоянии r и становятся всё дальше друг от друга со скоростью которая вычисляется согласно закону Хаббла. v=Hr
Такая формула является справедливой лишь для нерелятивистских скоростей, где v≪c, а c является скоростью света. Если скорость космологического расширения больше vr, то реализуется модель открытой Вселенной. Если же наоборот, (v = Hr
В настоящее время считается, что верной считается так называемая модель горячей Вселенной, и этот вывод не зависит от выбранной схемы эволюции.
Модель горячей Вселенной - предложенная в 1947 американским и бывшим советским ученым Георгием Гамовым году космологическая модель, согласно которой развитие Вселенной произошло от состояния плазмы. Эта плазма состояла из элементарных частиц. А дальнейшее развитие Вселенной происходило в ходе процесса адиабатического космологического расширения.
Единственным прямым источником, свидетельствующим о структуре Вселенной около 10 -12 миллиардов лет назад является так называемое реликтовое излучение. Его, возможно, наблюдать в виде радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазона.
Космические гамма-всплески
Гамма-всплески являются неожиданными и крайне малыми по времени повышением силы космического гамма – изучения. Гамма-всплеск происходит в момент, когда возникает черная дыра или происходит вспышка сверхновой звезды.
Таким образом, гамма-всплески представляют собою импульсы гамма-излучения. Энергия таких импульсов равняется энергии квантов, которую специалисты определяют от нескольких от нескольких десятков килоэлектронвольт до нескольких мегаэлектронвольт. Наибольшая длительность импульсов – 10 -20 секунд. Наименее выраженными по времени являются импульсы длительностью около 0,2 секунды.
Гамма-всплески упрощенно можно разделить на две следующие большие группы:
- Всплески относительно простой формы, которые имею плавный профиль и, иногда, могут состоять лишь из одного простого импульса.
- Гамма-всплески, имеющие сложную временную структуру.
Во время гамма-всплесков интенсивность излучения характеризуется сильными и быстрыми изменениями.
Было рассчитано, что наименьшее минимальное время, которое составляет переменность излучения всплесков, равняется Δt ≤ 0,2 мс. Такой показатель совпадает и соответствует наибольшему размеру объекта, испускающего излучения согласно следующему показателю Δr ≤ c Δt ≈ 60 км.
Данная оценка показывает, что в качестве источников гамма-всплесков, могут быть лишь объекты, являющимися компактными. Примером служат черные дыры или нейтронные звезды.
Рассмотрение же разнообразия длительностей и профилей всплесков говорит о том, что природа их источников и механизмов генерации достаточна разнообразна.
Черные дыры
Черная дыра – одно из самых известных явлений космоса. Под черной дырой в науке понимается такая область пространства-времени, в которой гравитационное притяжение является настолько большим, что уйти из неё невозможно даже объектам, которые двигаются со скоростью света. К таким объектам принадлежат и кванты самого света.
Черные дыры согласно исследованиям имеют три следующих параметра. Это масса, электрический заряд и момент импульса. Из-за наличия столь малого количества характеристик, теорема которая утверждает это получило наименование «теорема об отсутствии волос».
У черных дыр плотность, согласно теоретическим расчетам, является меньше плотности воздуха, Температура же черной дыры близка к абсолютному нулю. Исходя из таких параметров, делается предположение, что черная дыра образуется в результате накопления большого количества материи в некотором объеме, а не по причине сжатия вещества.
Тела, которые попадают внутрь черной дыры имеют значительно более замедленное время, чем у стороннего внешнего наблюдатель. Отмечается, что размеры внутри черной дыры, растягиваются. Такое явление получило название «спагеттификация».
Согласно подсчетам, в нашей галактике Млечный путь может быть около миллиона черных дыр.
В сентябре 2015 года было подтверждено реально существование черных дыр, тогда как ранее исследователи опирались на достаточно солидный теоретический материал, касающийся природы этих объектов.
Черные дыры, являются крайне интересным космическим феноменом, и в ходе их изучения, у исследователей накопилось ряд нерешенных проблем.
Согласно теоретическим расчетам в центре черных дыр может образовываться сингулярность. Но доказать это современной науке пока не удалось. Также исследователям не известна природа и физика гравитационной сингулярности.
Также ученым пока не известно, что в действительности происходит при завершающем этапе жизни черной дыры, что остается после её распада.
