11. 이론천문학

이론천문학

이론천문학이란 물리학과 화학의 원리에 기초한 분석적·계산적 모델을 이용하여 천체나 천체현상을 기술·설명하는 학문입니다.

이론천문학
이론천문학

천문학 이론가들은 이론적 모델을 작성하려고 노력하고, 그 결과로부터 그 모델들의 관찰 결과를 예측합니다. 모델에 의해 예측된 현상의 관찰을 통해 천문학자들은 몇 가지 대체 모델 또는 상반된 모델 중에서 현상을 기술할 수 있는 가장 적절한 모델로 선택할 수 있습니다. 프톨레마이오스의 알마게스트는 이론 천문학에 관한 훌륭한 논문과 실제 계산 핸드북이 조합되어 있음에도 불구하고, 그럼에도 모순된 관측을 지구 중심 모델과 조화시키는 타협을 포함하고 있습니다. 현대의 이론 천문학은 보통 요하네스 케플러(1571-1630)의 연구에서 비롯되었다고 생각됩니다. 태양계의 기술적 및 이론적 측면의 역사는 주로 16세기 후반부터 19세기 말까지 계속됩니다. 이론 천문학은 관측 천문학, 천문학, 우주 화학, 천체 물리학의 연구를 바탕으로 구축되어 있습니다. 천문학은 항성과 은하의 형성과 천체역학을 모형화하기 위해 계산 기술을 채택한 것이 빨랐습니다. 이론 천문학의 관점에서 수학적 표현은 합리적으로 정확해야 할 뿐만 아니라 특정 문제에서 사용되는 경우에는 더욱 수학적 분석이 가능한 형식으로 존재하는 것이 바람직합니다. 이론 천문학의 대부분은 일반 상대성 이론의 영향이 대부분의 천체에 약한 것을 고려하여 뉴턴 중력 이론을 사용합니다. 이론 천문학은 우주의 모든 물체의 위치, 크기, 온도를 예측하려는 것은 아니지만 대체로 천체의 언뜻 보기에 복잡하지만 움직임을 분석하는 데 집중하고 있습니다.

천문학과 물리학의 통합

일반적으로 실험물리학자들이 믿는 것과는 대조적으로 천문학은 우리의 물리학에 대한 이해를 높이는 데 기여해 왔습니다. 물리학은 천문현상을 해명하는 데 도움이 되었고 천문학은 물리현상을 해명하는 데 도움이 되었습니다: 중력 법칙의 발견은 달과 행성의 운동에 의해 제공되는 정보에서 비롯되었습니다. 태양이나 항성에서 증명된 것과 같은 핵융합의 생존 가능성은 지구상에서는 제어된 형태로 재현되어 있지 않습니다. 천문학과 물리학을 통합하려면요. 물리적 상호작용 천문현상입니다 전자기학: 전자 스펙트럼을 이용한 관측입니다. 흑체방사 항성 방사 싱크로트론 방사선원과 X선 원입니다 역 컴프턴 산란 천문학적 X선 원입니다 하전 입자 펄서와 우주선 가속화입니다. 항성 간 흡수 및 흡수입니다. 먼지입니다 강약 상호작용: 항성에서의 핵 합성입니다. 우주선입니다 초신성입니다 원시우주입니다 중력 : 행성, 위성 및 이진성 운동, 항성 구조와 진화, 별과 은하 클러스터에서의 N에 운동, 블랙홀 및 팽창하는 우주입니다. 천문학의 목적은 우주 사건의 배후에 있는 실험실의 물리학과 화학을 이해하는 것이며, 우주와 이러한 과학에 대한 우리의 이해를 높이는 것이기도 합니다

천문학과 화학의 통합

천문학과 화학 분야가 겹치는 천체화학은 우주에서의 화학 원소나 분자의 풍부함이나 반응, 영상의학과의 상호작용을 연구하는 학문입니다. 분자 가스 구름 형성, 원자·화학 조성, 진화와 운명은 태양계가 형성되는 구름이기 때문에 특히 흥미롭습니다. 예를 들어 적외선 천문학에서는 항상 간 매질이 방향족 탄화수소라고 불리는 복잡한 기상 탄소 화합물 군을 포함하고 있다는 것이 밝혀졌습니다(PAHs 또는 PACS). 이 분자들은 주로 탄소 융합 고리(중성 또는 이온화된 상태)로 구성되어 있으며 은하에서 가장 일반적인 탄소 화합물이라고 알려져 있습니다. 또, 운석이나 혜성이나 소행성의 먼지(우주 먼지)에 있어서 가장 일반적인 탄소 분자이기도 합니다. 이들 화합물은 물론 운석 중 아미노산, 핵 염기, 기타 많은 화합물과 함께 지구상에서 매우 희귀한 탄소·질소·산소 중수소(2H)와 동위원소를 가져 지구 외 기원임을 증명하고 있습니다. PAHs는 고온의 항성 환경(탄소가 풍부한 적색 거성 주변)에서 형성된다고 생각됩니다. 항성 간 공간과 행성 간 공간의 희소성은 대칭이 금지된 반응은 가장 긴 시간 스케일 이외에는 일어날 수 없기 때문에 몇 가지 비정상적인 화학 반응을 일으킵니다. 따라서 지구상에서 불안정한 분자 및 분자 이온은 예를 들어 H3+이온과 같은 공간에 매우 풍부하게 존재할 수 있습니다. 우주화학은 항성에서 일어나는 핵반응, 항성진화의 결과 항성의 ‘세대’를 특징짓는 점에서 천체물리학이나 핵물리학과 중복됩니다. 실제로 별의 핵반응은 자연적으로 발생하는 모든 화학 원소를 생성합니다. 항성의 ‘세대’가 진행됨에 따라 새로 형성된 원소의 질량은 증가합니다. 1세대 항성은 원소 수소(H)를 연료원으로 사용하여 헬륨(He)을 생성합니다. 수소는 가장 풍부한 원소이며, 그 핵에는 양성자가 하나밖에 없어 다른 모든 원소의 기본 구성요소다. 별의 중심을 향해 중력이 끌리면 대량의 열과 압력이 발생하여 핵융합을 일으킵니다. 이 핵질량 결합 과정을 통해 더 무거운 원소가 형성됩니다. 리튬, 탄소, 질소, 산소는 항성 융합으로 형성되는 원소의 예입니다. 많은 항성 세대 후에 매우 무거운 원소(예를 들어 철이나 납)가 형성됩니다.

이론 천문학의 도구

이론 천문학자들은 해석 모델(예를 들어 항성의 거동을 근사하기 위한 폴리트로프)과 계산 수치 시뮬레이션을 포함한 폭넓은 도구를 사용합니다. 각각에 몇 가지 이점이 있습니다. 프로세스 분석 모델은 일반적으로 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 핵심을 통찰하는 데 더 좋습니다. 수치 모델은 그렇지 않으면 볼 수 없는 현상과 효과의 존재를 밝힐 수 있습니다. 천문학자들은 이론적 모델을 만들고 그 모델들의 관찰 결과를 파악하기 위해 노력합니다. 이를 통해 옵서버는 모델을 반박하거나 몇 가지 대체 모델 또는 경쟁 모델을 선택하는 데 도움이 되는 데이터를 찾을 수 있습니다. [필요한 기능입니다] 이론가는 또한 새로운 데이터를 고려하기 위해 모델을 생성하거나 수정하려고 합니다. 일반적인 과학적 접근법과 일치하지 않는 경우 데이터에 맞게 모델을 최소한으로 수정하려는 경향이 일반적입니다. 경우에 따라서는 시간이 지남에 따라 대량의 일관성 없는 데이터가 모델을 완전히 포기할 수 있습니다. [필요한 기능입니다]

이론 천문학의 주제

이론 천문학자들이 연구한 주제는 다음과 같습니다. 항성의 역동성과 진화입니다. 은하 형성입니다 우주에서 물질의 대규모 구조입니다. 우주선의 기원입니다. 현 우주론과 천체물리학을 포함한 일반상대성이론과 물리 우주론입니다. 천체물리학적 상대성 이론은 중력이 조사된 물리 현상에서 중요한 역할을 하는 대규모 구조물의 특성을 측정하는 도구 역할을 하며 블랙홀(천문) 물리학과 중력파 연구의 기초 역할을 합니다.

천문모델

천문학에서 널리 받아들여지고 연구된 이론과 모델 중에는 현재 람다 CDM 모델에 포함된 것이 빅뱅, 우주 팽창, 암흑물질, 물리학의 기본 이론이다. 이 프로세스의 몇 가지 예입니다: 물리적 프로세스 실험 도구 이론 모델의 설명/예측 중력 전파망원경입니다 저중력 시스템입니다. 별개의 출현입니다 핵융합 분광법 항성 진화 어떻게 별이 빛나고 어떻게 금속이 형성되었습니까? 빅뱅 허블우주망원경 우주 시대 확대합니다 양자 변동 우주 팽창 평탄 성 문제 중력붕괴 X선 천문학입니다. 일반상대성이론 안드로메다은하의 중심에 있는 블랙홀입니다 항성의 시 노 사이클입니다

이론 천문학의 주요 주제

암흑물질과 암흑에너지는 천문학에서 현재 주요 이슈입니다.

이론 천체 물리학

이론 물리학 도구에서 접근한 주제 중 특히 고려되는 것은 항성 광구, 항성 대기, 태양 대기, 행성 대기, 기체 성운, 비정상성 및 항성 간 매질입니다. 별의 내부 구조에는 특히 주의가 기울어져 있습니다.

약든가 원리

대마젤란운(LMC)의 초신성 1987A에서 발생한 관련 광학적 폭발로부터 3시간 이내에 중성미자 폭발을 관측하는 것은 이론 천체물리학자들에게 중성미자와 광자가 은하 중력장에서 같은 궤적을 따르는 것을 테스트할 기회를 주었습니다.

고정 블랙홀의 열역학

고정 블랙홀 열역학 제1 법칙의 일반적인 형태는 중력장에 대한 마이크로 커 노니 컬 함수 적분에서 도출될 수 있습니다. 경계 데이터입니다 공간적으로 유한한 영역의 마이크로 커 노니 컬 시스템에 설명되어 있는 중력장입니다. 로렌츠 메트릭의 함수 적분으로 공식적으로 표현되고 해당 동작으로 고정된 기하학적 경계 데이터의 함수로 표현되는 상태의 밀도입니다. 는 시스템의 에너지와 각운동량을 포함한 열역학적 광범위한 변수다. 블랙홀 이벤트 지평선과 관련된 천체 물리 현상에서 흔히 관찰되는 비상대론적 역학의 보다 간단한 경우에는 상태 밀도를 실시간 함수 적분으로 표현하고 표준 분할 함수를 위해 파인먼의 가상 시간 함수 적분을 추정하는 데 사용할 수 있습니다.

우주화학

반응 방정식과 큰 반응 네트워크는 특히 성 간 매질의 가스 입자 화학에 적용되는 이론적 전체 화학에서 중요한 도구입니다. 이론적인 우주 화학은 초기 지구로의 외래 생물 수송을 위해 유기물 재고를 제한할 수 있는 전망을 제공합니다.

항성 간 유기물

이론적 성 화학의 중요한 목표는 어떤 유기체가 진정한 성 간 기원인지 밝히고 수성 변화의 결과인 이 분자들에 대해 가능한 성 간 전구체와 반응 경로를 파악하는 것입니다. 이 목표를 달성하는 방법의 하나는 몇몇 운석에서 볼 수 있는 탄소 질 물질 연구입니다. 탄소 질 콘도르 법학적성시험(C1 아민이나 아마이드 등의 유기화합물, 알코올류, 알데하이드류 및 케톤류, 지방족 및 방향족 탄화수소류, 설폰산 및 포스폰산, 아미노기, 하이드록시 카복실산 및 카복실산, 푸딩 및 피리미딘과 케톤 형 재료를 포함합니다. 원시 운석의 유기적인 인벤토리는 중수소, 탄소-13(13C) 및 질소-15(15N)에서 크게 변동하는 농축을 나타내며, 이는 성 간 유산의 유지를 나타냅니다.

혜성 혜성의 화학

혜성의 화학 조성은 태양계가 형성된 태양계 외 성운의 상태와 4.5×109 Ayr를 모두 반영해야 합니다. 혜성은 최종적인 항성 간 기원의 강한 사인을 유지하고 있지만 태양계 성운에서는 중요한 처리가 이루어졌음에 틀림없습니다. 초기 혼수 화학 모델은 반응이 가장 중요한 반응이 양성자 이동 반응인 내부 혼수에서 빠르게 발생한다는 것을 보여주었습니다. 이러한 반응은 잠재적으로 다른 혼수 분자 간의 중수소를 순환시킬 수 있어 핵 얼음에서 방출된 초기 D/H 비를 변경하고 혜성 중수소 화학의 정확한 모델을 구축해야 하며, 이를 통해 기상 팽이 관측이 안전하게 추정되어 핵 D/H 비를 제공할 수 있습니다.

이론화학 천문학

이론 우주화학과 이론 화학 천문학의 개념적 이해선이 모호해지는 경우가 많은데 목표와 도구가 같듯이 두 과학 간에는 미묘한 차이가 있습니다. 천문학에 적용되는 이론화학은 예를 들어 천체의 화학물질을 관찰하는 새로운 방법을 찾으려고 합니다. 이것은 종종 이론적인 우주 화학이 이러한 동일한 관측을 기술하거나 설명하는 새로운 방법을 모색해야 하는 것으로 이어집니다.

천문 분광학

화학 천문학의 새로운 시대는 분광학의 화학 원리와 적용 이론의 명확한 해명을 기다려야 했습니다.

먼지 응축 화학

초신성 방사능은 빛의 곡선을 지배하고 분진 응축 화학도 방사능에 의해 지배됩니다. 분진은 보통 어느 쪽이 더 풍부한지에 따라 탄소 또는 산화물이지만 콤프턴 전자는 약 한 달 안에 CO 분자를 해리합니다. 초신성 고체의 새로운 화학 천문학은 초신성 방사능에 의존하고 있습니다: 탄소 응축이 초신성 원을 확립한 후 44 Ti 붕괴에서 44Ca의 방사선이 발생했습니다. 그들의 불투명도는 500d 후에 방출선을 파란색 방향으로 이동하기에 충분하며 상당한 적외선 광도를 방출합니다. 평행 운동 속도는 운석 초신성 흑연의 미량 동위원소를 결정합니다. 화학은 열평형 때문이 아니라 운동적입니다 탄소에 대한 CO 트랩의 방사선 불활성화에 의해 가능합니다.

이론 물리 천문학

이론화학 천문학과 마찬가지로 이론 천체물리학과 이론 물리 천문학 사이의 개념적 이해의 선은 종종 흐릿하지만 두 과학에는 미묘한 차이가 있습니다. 천문학에 적용되는 이론물리학은 천체의 물리현상을 관측하는 새로운 방법이나 예를 들어 무엇을 찾아야 할지를 모색합니다. 이것은 종종 이론적 천체물리학에 의해 이러한 동일한 관측을 기술하거나 설명하기 위한 새로운 방법을 모색해야 하는 것으로 이어집니다. 그리고 바라건대 지구와 물리 우주의 지역 환경에 대한 이해를 향상하기 위한 수렴이 필요할까요?

약한 상호작용과 핵 이중 베타 붕괴

이중 중성자와 중성자 없는 붕괴 모드 모두에 대해 데이터와 셸 모델과 이론적 근사치에서 추출된 관련 연산자의 핵 매트릭스 요소는 핵 이중 베타 붕괴의 약한 상호작용과 핵 구조 측면을 설명하는 데 사용됩니다.

중성자 리치 동위원소

새로운 중성자가 풍부한 동위원소인 34 Ne, 37 Na, 43Si가 최초로 명확하게 생성되어 33 Ne, 36 Na, 39Mg의 다른 세 입자 불안정성에 대한 설득력 있는 증거를 얻었습니다. 이러한 실험 결과는 최근의 이론적 예측과 비교됩니다.

천문학적 시간 유지 이론

최근까지 우리에게 자연스럽게 보이는 모든 시간 단위는 천문 현상에 의해 야기되어 왔습니다: 태양 주위를 도는 지구 궤도입니다 = 나이와 계절입니다. 달의 지구 둘레 궤도입니다 = 달입니다. 지구의 자전과 밝기와 어두움의 연속=낮(그리고 밤)입니다. 고정밀화에는 문제가 있는 것 같습니다: 모호함은 회전 또는 혁명의 정확한 정의에서 발생합니다. 몇 가지 천문학적 과정은 년, 월, 일의 비가 측 성과 같이 불균일하고 불규칙합니다. 처음 두 가지 문제를 해결하기 위해 수많은 시간 척도와 달력이 있습니다. 이러한 시간 표준 척도 중 일부는 항성 시간, 태양 시간, 보편 시간입니다.

원자 시간

System Internationale(SI)은, 세슘 133(133 Cs)의 기저 상태에서의 특정 초미세 구조 전이의 9192631770사이클의 지속 시간에 의해서 정의된 2번째의 것이다. 실용적인 사용 편의를 위해 원자시계와 같은 SI 포수를 생성하고자 하는 장치가 필요합니다. 하지만 모든 시계가 일치하는 것은 아니다. 지구 전체에 분포하는 많은 시계의 가중 평균은 Temps Atomique International, 즉 Atomic Time TAI를 정의합니다. 일반상대성이론에서 측정된 시간은 지구의 고도와 시계의 공간속도에 의존하기 때문에 TAI는 지구와 함께 회전하는 해수면 상의 위치를 가리킵니다.

에페 메르스 시간

지구의 자전은 불규칙하기 때문에 그리니치 표준시와 같이 그로부터 파생된 시간 척도는 달, 태양, 행성 및 그 자연 위성의 위치에 대해 에페멜리데스를 예측하는 데 반복적으로 문제를 일으켰습니다. 1976년 국제천문학 연합(IAU)은 에페 메르스 시간(ET)의 이론적 기초는 완전히 비 상대론적임을 결의했기 때문에 1984년부터 에페 메르스 시간은 상대론적 수정을 위해 두 개의 시간 척도로 더 대체됩니다. 1979년에 할당된 그들의 이름은 그 역동적인 성질 또는 기원, 바리 센트릭 다이내믹 타임(TDB)과 지상 다이내믹 타임(TDT)을 강조한 것입니다. 둘 다 ET와의 연속성을 위해 정의되어 표준 SI 초가 된 것을 기반으로 하며, 이는 반대로 ET의 측정 초에서 도출된 것입니다. 관련 항목입니다. 동적인 시간 척도입니다 1991년에서 2006년 사이에 TDB와 TDT의 시간 척도는 원래 정의의 어려움 또는 모순으로 인해 재정의되고 대체되었습니다. 현재의 기본 상대론적 시간 척도는 지구중심좌표 시간(TCG)과 중심 좌표 시간(TCB)이다. 이 두 속도는 각각의 기준 프레임에서 SI 초를 기반으로 합니다(그리고 가정적으로 관련된 중력 우물의 바깥쪽). 하지만 상대론적인 영향 때문에 지구 표면에서 관찰하면 속도가 조금 빨라 보입니다. 따라서 지구 표면에서 두 번째 SI를 사용하여 로컬 지구 기반 시간 척도에서 분기합니다. 현재 정의된 IAU 시간 척도에는 Terrial Time (TT) (TDT를 대체하고 현재는 TCG의 재스케일링으로 정의되며 지구 표면에서 관측되었을 때 SI와 일치하는 속도를 TT에 부여하도록 선택됨) 및 재정의된 Barycentric Dynamic Time(TDB)도 포함됩니다. TCB의 재스케일링을 통해 TDB는 지구 표면에서 SI와 두 번째로 일치하는 속도를 얻을 수 있습니다.

지구 외 시간 측정

항성의 동적 시간 척도

항성의 경우 동적 시간 척도는 압력이 무시될 수 있는 경우 표면에서 방출된 시험 입자가 중심점까지의 항성 전위를 밑도는 데 걸리는 시간으로 정의됩니다. 다시 말해 동적 시간 척도는 내부 압력이 없는 경우 특정 별이 붕괴하는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 항성 구조 방정식을 적절히 조작함으로써 이것이 다음과 같은 것임을 알 수 있습니다. 여기서 R은 항성 반경, G는 중력 상수, M은 항성 질량, v는 탈출 속도입니다. 예를 들어 Sun의 동적인 시간 척도는 약 1133초입니다. 내부 압력이 존재하기 때문에 태양과 같은 항성이 붕괴하는 데 실제로 걸리는 시간은 더 길다는 점에 주의하십시오. 항성의 ‘기본적인’ 진동 모드는 거의 동적인 시간 척도가 됩니다. 이 주파수에서의 진동은 세페이지도 변수에서 볼 수 있습니다.

천문항 법이론

지구상

응용 천문학적 항법의 기본적인 특징은 무엇입니까? 지구를 도는 모든 영역에서 사용할 수 있습니다. 자율적으로(타인이나 국가에 의존하지 않는다), 수동적으로(에너지를 방출하지 않는다), 광학적 가시성(지평선과 천체의) 또는 구름 상태에 따른 조건부 사용입니다. 정밀한 측정입니다. 육분의는 0.1′, 고도와 위치는 1.5’에서 3.0′ 사이다. 시간적 측정에는 (가장 현대적인 장치를 사용하여) 몇 분이 걸리고 30분 이하입니다 (고전적인 장치를 사용하여). 위성항법시스템의 천문학적 항법에 대한 우위성은 특히 GPS/NAVSTAR의 개발과 사용으로 인해 부인할 수 없습니다. 언제든지 자동으로 3차원 위치 결정이 가능합니다. 연속적으로(매초 또는 더 빈번하게) 위치를 자동으로 결정합니다. 기상 조건(시야와 흐림)과 관계없이 위치를 결정합니다. 실시간으로 위치를 수미터(2개의 반송 주파수)와 100미터(1개의 상용 수신기)로 결정하며, 이는 천문 관측보다 2~3자리 뛰어납니다. 전문적인 지식이 없어도요. 비교적 저렴합니다. 천문학적인 항행을 위한 장치와 동등합니다. 통합된 자동 제어 시스템과 선박의 조타에 내장할 수 있습니다. 천문학적 또는 천상적 내비게이션의 사용은 지표에서, 그리고 지표 아래 또는 위에서 사라지고 있습니다. 관련 항목입니다. 측지천문학, 지구도, 국제 지구 자전 참조시스템 서비스입니다. 측지 천문학은 측지학 네트워크와 기술 프로젝트에 천문학적인 방법을 적용하는 것입니다 별이 보이는 곳입니다. 그리고 그들의 올바른 움직임입니다. 정확한 천문학적 항법입니다 천체측지학적 지오이드 측정입니다. 지하 지형과 지질층의 암석 밀도를 모형화하는 것입니다 항성 배경을 사용한 위성 측지학(천문학과 우주 삼각측량도 참조) 지구의 자전과 극지 방랑의 감시입니다 물리학과 지구 과학의 시간 시스템에 대한 공헌입니다. 천문학적 알고리즘은 천체항법이나 위성항법과 같이 천체력이나 위치를 계산하는 데 사용되는 알고리즘입니다. 많은 천문학적 계산이나 항해학적 계산에서는 지구를 나타내는 표면으로 ‘지구의 그림’을 사용하고 있습니다. 국제 지구 자전 참조시스템 서비스(IERS)는 특히 지구방위파라미터(EOP) 및 국제천체기준시스템(ICRS) 그룹을 통해 세계적인 시간과 기준 프레임 표준을 유지할 책임이 있는 기관입니다.

심부 공간

깊은 스페이스 네트워크(DSN)는 행성 간 우주선 미션과 태양계와 우주 탐사를 위한 라디오와 레이더 천문 관측을 지원하는 대형 안테나와 통신 시설로 구성된 국제 네트워크다. 이 네트워크는 선택된 지구 순환 미션도 지원합니다. DSN은 NASA 제트 추진 연구소(JPL)의 일부입니다.

탐사차를 타고

관측자는 지구 궤도에서 탈출하면 심우주 탐험가 됩니다. 심우주 네트워크는 통신을 유지하고 탐사선으로부터 데이터를 다운로드받을 수 있지만 정확한 위치를 확보하기 위한 위성 포위망이 없기 때문에 센서나 액티브 시스템에 의해 실행되는 모든 로컬 탐사는 통상 천문학적인 항법이 필요합니다.

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