الفيزياء الفلكية: المفهوم، والفروع، وأكثر

تندرج الفيزياء الفلكية تحت علم الفضاء والفلك، والذي يُعنى بدراسة الكون عامةً سواء كانت أجسامًا تُرى بالعين المجرّدة كالنجوم والأقمار، أو لا تُرى إلا عن طريق أدوات معينة، مثل المجرّات البعيدة، وترتبط الفيزياء بالكون عن طريق دراسة قوانين الفيزياء والكيمياء المتعلقة بأي تفسير فلكي لأي جسم في الفضاء سواء كان نجومًا أو مجرّات.^[١][٢]

علم الفيزياء الفلكية

تُعنى الفيزياء الفلكيّة بدراسة القوانين الفيزيائية المتعلقة بالكون وربطها مع بعضها مثل: الخصائص الفيزيائية كالكثافة، ودرجة الحرارة للكواكب، والتراكيب الكيميائية للأجرام الفلكية، وللتوضيح يقوم عالم الفضاء بجمع المعلومات حول الكون بأدواته الخاصة، أمّا علماء الفيزياء الفلكية فيأخذون هذه المعلومات ويطبّقونها على بعض القوانين ليفهموا كيفية حدوث هذه الظواهر الكونية، حيث يتم أخذ مجالات محددة من الفيزياء وربطها بالفلك مثل: الميكانيكا، والنظرية النسبيّة، وميكانيكا الكم، كما تمتلك الفيزياء الفلكية عِلمَين يشبهانها بشكل كبير، هما: علم الكواكب، والذي يختص بدراسة الكواكب والأبعاد في مجرة درب التبّانة، وعلم الكونيات الذي يقوم بدراسة تركيبة الكون والمجرّات الخارجية.^[٣][٤]

أهداف الفيزياء الفلكية

من المؤكّد أن وراء كل علم يُدرس هدفًا محددًا، وقد قامت ناسا بتحديد بعض الأهداف من دراسة الفيزياء الفلكية، منها:^[٥]

• فهم طبيعة عمل الكون: يبحث العلماء عن أصل الكون الخاص بنا، ومن ضمن هذه الأبحاث: طبيعة الثقوب السوداء، وقوة الجاذبية، والطاقة السوداء.
• فهم الطريقة التي جاءت منها الأكوان: يستكشف العلماء نظرية تطوّر الأكوان، وأصل ما بداخلها؛ فقد اقتربوا من معرفة تاريخ النجوم والأكوان من خلال البحث ودراسة تراكيب الأجسام في الفضاء. 
• فهم ما إذا كنا نعيش وحدنا: يقوم العلماء برصد الكواكب في مجموعات النجوم الأخرى ويدرسونها بدقة ليحددوا ما إذا كان هنالك أجسام كونية صالحة للحياة غير كوكب الأرض، وكيف تطورت هذه الأجسام للعيش عليها، وكل ذلك من أجل معرفة ما إذا كنا وحدنا في هذا الكون. 

الفيزياء الفلكية النظرية 

أحد أنواع الفيزياء الفلكية والتي تعتمد على النماذج النظرية ونتائجها الرصدية التي تساعد العلماء في تثبيت النظرية أو دحضها، وذلك من خلال النماذج التحليلية والمحاكاة العددية الحسابية التي تكشف لنا عن ظواهر غير مرئية، لكن تعتبر النماذج التحليلية أفضل نموذج في تصوّر الظواهر غير المرئية، ومن ضمن المواضيع التي درسها علماء الفيزيائية الفلكية النظرية: تَشكيل المجرة وتطورها والنسبية العامة، وعِلم الكونيات الفيزيائي، وديناميت النجوم والتطور، وعلم الكون الوتري، بالإضافة إلى أن نظرية الفيزياء الفلكية النسبية تشكّل دورًا هامًّا في تحليل الظواهر الفيزيائية ويعود ذلك إلى قيامها بقياس خصائص الهياكل كبيرة الحجم والتي تتأثر بفعل الجاذبية.^[٦]

الفيزياء الفلكية الرصدية

هو النوع الآخر من الفيزياء الفلكية التي تعتمد على مراقبة الأجرام السماوية من خلال أدوات الرصد مثل التليسكوبات، وتتم دراسة الفيزياء الفلكية الرصدية عادةً من خلال الطيف الكهرومغناطيسي والذي يتضمّن: علم الفلك البصري، وعلم الفلك الإشعاعي، وعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء، كما تشكّل دراسة الشّمس جزءًا كبيرًا في الفيزياء الفلكية الرصدية؛ وذلك بسبب إمكانية رصد الشمس ومعرفة تفاصيلها بشكل أكبر مقارنةً ببقية النجوم؛ فعند دراسة الشمس وتحليلها يتولّد لدى الإنسان فهم للنجوم الأخرى في الفضاء.^[٧]

معلومات أخرى عن الفيزياء الفلكية

تاريخ الفيزياء الفلكية

تعددت نظريات الفيزياء الفلكية واختلفت وجهات النظر على مرّ العصور كما يلي:^[٨]

• بدأت النظريات حولها من النظرية الأرسطية التي عدّت الأجسام في السماء ومساراتها دائريّة الشكل، ليضع عالم الفلك أرسطرخس الساموسي بعدها نظرية دوران الأرض والمجموعة الشمسية حول الشمس؛ لكن تم رفضها لاعتبارها غير مشروعة،
• تم اكتشاف قواعد تجريبية مثل قوانين كيبلر للحركة الكوكبية في بداية القرن السابع عشر، وفي نهاية القرن تطوّر العلم ووضع نيوتن قوانين الحركة والجاذبية؛ لتكون هذه القوانين والتفسيرات في حركة الكواكب أول ما يجمع بين الفيزياء والفلك.
• اكتشف العلماء أن الأرض والشمس تشتركان في بعض التراكيب مثل الهيليوم في نهاية القرن التاسع عشر.
• تطوّر العلم وقاموا بدراسة التحليل الطيفي في القرن العشرين.

علماء الفيزياء الفلكية

ازدهر علم الفيزياء الفلكية بعد القرن التاسع عشر واشتهر علماؤه، وفيما يلي بعض أبرز هؤلاء العلماء:^[٩]

• آرثر إدينغتون: عالم بريطاني، ويعدّ من أشهر علماء الفيزياء الفلكية في التاريخ، فقد ساهم كثيرًا في هذا العلم واشتهر في كلا المجالين: الفيزياء الفلكية النظرية، والرصدية، وبالتحديد التركيب الداخلي للنجوم، كما كان من أوائل من اهتم بدراسة النظرية النسبية.^[١٠]
• آني جمب كانون: عالمة أمريكية صمّاء، غيّرت من صورة الفيزياء الفلكية وساهمت في دراسة وتطوير التصنيف النجمي، وتعتبر العالمة كانون أكثر من صنّف نجومًا في التاريخ، فقد صنفت ما يقارب 350,000 نجمة، واكتشفت أنواعًا جديدة ضمّتهم لمراجعها الخاصة، كما كانت كانون قادرة على تصنيف ثلاث نجوم في الدقيقة الواحدة من خلال النظر فقط إلى نمطهم الطيفي.
• ستيفن هوكينج: عالم بريطاني ومن أشهر العلماء في هذا المجال، ساهم في دراسة إشعاع الثقب الأسود والذي سُمّي من بعده بإشعاع هوكينج، كما كان العالم هوكينج أول من وضع نظرية في علم الكونيات من خلال دمج النظرية النسبية العامة وميكانيكا الكم، وبالرغم من ذلك إلا أنه لم يفز بجائزة نوبل بسبب عدم وجود أدلة تجريبية على نظرياته. 
• علماء آخرون: هنالك العديد من العلماء الذين اشتهروا في هذا المجال، لكن لم يتم ذكرهم، ومن ضمنهم: كيب ثورن، وإدوين هابل، وسابرامانين تشاندراسخار، وكارل جانسكي، وفريتز زفيكي، وسيسيليا باين.

نظريات الفيزياء الفلكية

يستعين علماء الفيزياء الفلكية بمجموعة من الحسابات وعمليات المحاكاة والرصد لدراسة ومحاولة فهم الظواهر على نحو واسع، ومن الأمثلة على هذه النظريات:^[١١]

• ديناميكا النجوم: تشمل الفيزياء الفلكيّة ديناميكا النجوم والتي تضم كل ما يترتب من تركيب للنجوم وحركتها وتطورها، كما تعد النجوم أمرًا أساسيًّا في علوم الفيزياء الفلكية، وذلك لاعتبار النجوم بوابة رئيسية في فهم الأجسام الأخرى في الكون بشكل عام والتي تسهّل وتوفر طرق أخرى في دراسة هذه الأجسام.^[١٢]
• نظرية الانفجار العظيم: اشتهرت نظرية الانفجار العظيم بين علماء الفيزياء الفلكية على مر العصور، والتي تشرح كيفية بدء الكون وتشكّله بعد دراسة تناولها العلماء، واعتمدت هذه النظريّة كثيرًا على الصيغ والمعادلات الرياضية؛ وذلك لأن الأدوات المتاحة غير قادرة على معرفة تفاصيل أكثر من ذلك، ومن جهة أخرى فقد اختلف بعض العلماء معهم في هذه النظرية وفي تفسير تشكّل الكون.^[١٣]
• نظريات أخرى: النظرية النسبية العامة، وعلم الكونيات الفيزيائي، وعلم الكون الوتري، والمادة المظلمة في الكون، وتطور المجرّات.