天体物理学は、物理法則を天体に適用する学問です。星がどのように輝くのか、銀河がどのように形成されるのか、ブラックホールがどのように光を曲げるのか、そして宇宙は誕生直後のどのような状態だったのかといった問いに取り組みます。この分野は、単に宇宙に存在するものを記述するだけでなく、その理由を説明するのです。

このツールキットは多岐にわたる。原子核物理学は、恒星が水素をヘリウムに融合させる仕組みを説明する。熱力学は、恒星内部の構造を支配する。電磁気学は、太陽フレアやパルサー風の中で磁場が粒子を加速させる仕組みを説明する。一般相対性理論は、ブラックホールの近傍や膨張する宇宙全体における重力の振る舞いを予測する。量子力学は、ビッグバン直後のごく初期の放射を説明する。

天体物理学者は、地上および宇宙の望遠鏡からのデータを用いて研究を行います。彼らはモデルを構築し、シミュレーションを実行し、予測と観測結果を比較します。両者が一致しない場合、モデルが間違っているか、観測結果が間違っているかのどちらかです。どちらの結果も、この分野の発展につながります。

この仕事は畏敬の念を抱かせる。宇宙は、100年前の誰もが想像していたよりも、はるかに広大で、古く、そして奇妙だ。天体物理学とは、私たちがその宇宙を理解しようと試みる学問なのだ。