Astrophysik

Astrophysik bezeichnet das Teilgebiet der Astronomie, das physikalische Gesetze und Methoden anwendet, um Natur, Aufbau, Entwicklung und Wechselwirkung von Himmelskörpern und des Universums als Ganzes zu erklären. Im Gegensatz zur klassischen positionellen Astronomie geht es der Astrophysik nicht nur um das Wo, sondern vor allem um das Wie und Warum.

Die Astrophysik nutzt nahezu alle Bereiche der modernen Physik: Thermodynamik und Quantenmechanik zur Beschreibung von Sternatmosphären und Kernfusion, Hydrodynamik für die Modellierung von Gasnebeln und Akkretionsscheiben, Relativitätstheorie für Schwarze Löcher und kosmologische Modelle, sowie Teilchenphysik für die Erforschung von Neutrinos und kosmischer Strahlung.

Ein zentrales Werkzeug ist die Spektralanalyse: Das Licht eines Sterns oder einer Galaxie wird nach Wellenlängen aufgespalten, und aus den charakteristischen Absorptions- und Emissionslinien lassen sich Temperatur, chemische Zusammensetzung, Dichte und Radialgeschwindigkeit bestimmen. So wurde etwa 1868 das Element Helium erstmals im Sonnenspektrum entdeckt, bevor es auf der Erde bekannt war.

Die Astrophysik arbeitet eng mit der Kosmologie zusammen. Gemeinsam untersuchen sie Fragen wie die Entstehung schwerer Elemente in Sternen, die Natur dunkler Materie und dunkler Energie sowie die thermische Geschichte des frühen Universums nach dem Urknall.