Kaj je Luminosity?

Ta sestavljena slika Trumplerja 14 prikazuje zvezde podobne svetlosti na ozadju manjših, hladnejših in zatemnjenih zvezd z različnimi svetilnostmi. NASA, ESA in J. Maíz Apellániz (Inštitut za astrofiziko Andaluzije, Španija)

Kako svetla je zvezda? Planet? Galaksija? Ko želijo astronomi odgovoriti na ta vprašanja, izrazijo svetlost teh predmetov z izrazom 'svetilnost'. Opisuje svetlost predmeta v prostoru. Zvezde in galaksije oddajajo različne oblike svetlobe . Kaj prijazen svetlobe, ki jo oddajajo ali sevajo, pove, kako energični so. Če je predmet planet, ne oddaja svetlobe; to odraža. Vendar pa astronomi uporabljajo izraz 'svetilnost' tudi za razpravo o svetlosti planetov.

Večja kot je večja svetilnost predmeta, svetlejši je videti. Predmet je lahko zelo svetel v različnih valovnih dolžinah svetlobe, od vidne svetlobe, rentgenskih žarkov, ultravijoličnega, infrardečega, mikrovalovnega do radijskih in gama žarkov. Pogosto je odvisno od intenzivnosti oddane svetlobe, ki je funkcija kako energijsko je predmet.

Vsak predmet v tej zvezdni kopici, vključno z oblaki plina in prahu, ima svetlost, ki jo lahko opišemo kot njegov sijaj. Zvezdna kopica Pismis 24 vsebuje tudi zvezdo Pismis 24-1b. ESO/IDA/danščina 1.5/ R. Gendler, U.G. Jørgensen, J. Skottfelt, K. Harpsøe

Zvezdna svetilnost

Večina ljudi lahko dobi zelo splošno predstavo o svetilnosti predmeta preprosto tako, da ga pogleda. Če je videti svetlo, ima večjo svetilnost, kot če je medlo. Vendar pa je ta videz lahko varljiv. Razdalja vpliva tudi na navidezno svetlost predmeta. Oddaljena, a zelo energična zvezda se nam lahko zdi temnejša od manj energijske, a bližje zvezde.

Pogled na zvezdo Canopus, kot je viden z Mednarodne vesoljske postaje. Njegova svetilnost je 15.000-krat večja od sončne. Od nas je oddaljena 309 svetlobnih let. NASA

Astronomi določijo svetilnost zvezde na podlagi njene velikosti in efektivne temperature. Efektivna temperatura je izražena v stopinjah Kelvina, torej ima Sonce 5777 kelvinov. Kvazar (oddaljen, hiperenergetski objekt v središču ogromne galaksije) ima lahko celo 10 trilijonov Kelvinovih stopinj. Vsaka od njihovih efektivnih temperatur ima za posledico drugačno svetlost predmeta. Kvazar pa je zelo daleč, zato se zdi zatemnjen.

Svetlost, ki je pomembna, ko gre za razumevanje, kaj napaja objekt, od zvezd do kvazarjev, je intrinzična svetilnost . To je merilo količine energije, ki jo dejansko oddaja v vse smeri vsako sekundo, ne glede na to, kje v vesolju leži. To je način razumevanja procesov v predmetu, ki ga naredijo svetlega.

Drug način za sklepanje o svetilnosti zvezde je merjenje njenega navideznega sijaja (kako se zdi očesu) in to primerjanje z njeno oddaljenostjo. Zvezde, ki so bolj oddaljene, so na primer videti temnejše od tistih, ki so nam bližje. Vendar pa je lahko predmet tudi zatemnjen, ker svetlobo absorbirata plin in prah, ki ležita med nami. Astronomi uporabljajo posebne instrumente, kot je bolometer, da bi natančno izmerili sij nebesnega telesa. V astronomiji se uporabljajo predvsem v radijskih valovnih dolžinah - zlasti v submilimetrskem območju. V večini primerov so to posebej hlajeni instrumenti na eno stopinjo nad absolutno ničlo, da so njihovi najbolj občutljivi.

Svetlost in magnituda

Drug način za razumevanje in merjenje svetlosti predmeta je njegova velikost. Koristno je vedeti, če opazujete zvezde, saj vam pomaga razumeti, kako se lahko opazovalci sklicujejo na svetlost zvezd glede na drugo. Število magnitude upošteva svetilnost predmeta in njegovo oddaljenost. V bistvu je objekt druge magnitude približno dvainpolkrat svetlejši od objekta tretje magnitude in dvainpolkrat zatemnjenejši od predmeta prve magnitude. Nižje kot je število, svetlejša je magnituda. Sonce ima na primer magnitudo -26,7. Zvezda Sirius ima magnitudo -1,46. Je 70-krat bolj svetla od Sonca, vendar leži 8,6 svetlobnih let stran in je zaradi razdalje nekoliko zatemnjena. Pomembno je razumeti, da je lahko zelo svetel predmet na veliki razdalji videti zelo zatemnjen zaradi svoje oddaljenosti, medtem ko je zatemnjen predmet, ki je veliko bližje, lahko 'izgleda' svetlejši.

Vsi predmeti v vesolju imajo svetlost, ki je določena s številom, imenovanim njihova 'veličina'. Vsaka od teh zvezd ima drugačno magnitudo. Evropski južni observatorij

Navidezna magnituda je svetlost predmeta, kot je videti na nebu, ko ga opazujemo, ne glede na to, kako daleč je. Absolutna velikost je dejansko merilo vrojeno svetlost predmeta. Absolutna magnituda v resnici ne 'skrbi' za razdaljo; zvezda ali galaksija bo še vedno oddala to količino energije ne glede na to, kako daleč je opazovalec. Zaradi tega je bolj uporabno pomagati razumeti, kako svetel, vroč in velik je predmet v resnici.

Spektralna svetilnost

V večini primerov je mišljeno, da svetilnost pove, koliko energije oddaja predmet v vseh oblikah svetlobe, ki jo seva (vidna, infrardeča, rentgenska itd.). Svetilnost je izraz, ki ga uporabljamo za vse valovne dolžine, ne glede na to, kje na elektromagnetnem spektru ležijo. Astronomi preučujejo različne valovne dolžine svetlobe nebesnih teles tako, da vzamejo vhodno svetlobo in s spektrometrom ali spektroskopom 'razbijejo' svetlobo na sestavne valovne dolžine. Ta metoda se imenuje 'spektroskopija' in daje odličen vpogled v procese, zaradi katerih se predmeti svetijo.

Vsak element v vesolju ima edinstven spektralni 'prstni odtis'. Astronomi te spektre uporabljajo za določanje sestave predmetov, njihovi spektri pa lahko razkrijejo tudi njihovo gibanje in druge značilnosti. NASA

Vsak nebesni objekt je svetel v določenih valovnih dolžinah svetlobe; na primer, nevtronske zvezde so običajno zelo svetle vrentgensko slikanjein radio skupine (čeprav ne vedno; nekatere so najsvetlejše v gama žarki ). Ti predmeti naj bi imeli visoko rentgensko in radijsko svetilnost. Pogosto imajo zelo nizko optični svetilnosti.

Zvezde sevajo v zelo širokem nizu valovnih dolžin, od vidnega do infrardečega in ultravijoličnega; nekatere zelo energične zvezde so svetle tudi v radijskih in rentgenskih žarkih. Osrednje črne luknje galaksij ležijo na območjih, ki oddajajo ogromne količine rentgenskih žarkov, gama žarkov in radijskih frekvenc, vendar so lahko v vidni svetlobi videti precej temne. Razgreti oblaki plina in prahu, kjer se rodijo zvezde, so lahko zelo svetli v infrardeči in vidni svetlobi. Novorojenčki sami so precej svetli v ultravijolični in vidni svetlobi.

Hitra dejstva

• Svetlost predmeta imenujemo njegova svetilnost.
• Svetlost predmeta v vesolju je pogosto definirana s številsko številko, imenovano njegova magnituda.
• Predmeti so lahko 'svetli' v več kot enem nizu valovnih dolžin. Na primer, Sonce je svetlo v optični (vidni) svetlobi, včasih pa velja tudi za svetlo v rentgenskih žarkih, pa tudi v ultravijolični in infrardeči svetlobi.

Viri

• Cool Cosmos , coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• Svetlost | KOZMOS. Center za astrofiziko in superračunalništvo , astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. Sistem zvezdne magnitude: merjenje svetlosti. Nebo in teleskop , 24. maj 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Uredil in popravilCarolyn Collins Petersen