Čo je to svietivosť?

Tento kompozitný obrázok Trumplera 14 ukazuje hviezdy s podobnými jasmi na pozadí menších, chladnejších a tlmenejších hviezd s rôznou svietivosťou. NASA, ESA a J. Maíz Apellániz (Inštitút astrofyziky Andalúzie, Španielsko)

Aká jasná je hviezda? Planéta? Galaxia? Keď chcú astronómovia odpovedať na tieto otázky, vyjadrujú jasnosť týchto objektov výrazom „svietivosť“. Popisuje jas objektu v priestore. Hviezdy a galaxie vyžarujú rôzne formy svetla . Čo milý svetla, ktoré vyžarujú alebo vyžarujú, hovorí, aké sú energické. Ak je objektom planéta, nevyžaruje svetlo; odráža to. Astronómovia však tiež používajú termín „svietivosť“ na diskusiu o jasnosti planét.

Čím väčšia je svietivosť objektu, tým jasnejšie sa javí. Objekt môže byť veľmi svietivý vo viacerých vlnových dĺžkach svetla, od viditeľného svetla, röntgenových lúčov, ultrafialového, infračerveného, ​​mikrovlnného až po rádiové a gama lúče. Často to závisí od intenzity vyžarovaného svetla, ktorá je funkciou aký energetický je objekt.

Každý objekt v tejto hviezdokope, vrátane oblakov plynu a prachu, má jas, ktorý možno opísať ako jeho svietivosť. Hviezdokopa Pismis 24 obsahuje aj hviezdu Pismis 24-1b. ESO/IDA/dánčina 1.5/ R. Gendler, U.G. Jørgensen, J. Skottfelt, K. Harpsøe

Hviezdna svietivosť

Väčšina ľudí môže získať veľmi všeobecnú predstavu o svietivosti objektu jednoduchým pohľadom naň. Ak sa zdá byť jasný, má vyššiu svietivosť, ako keď je slabý. Tento vzhľad však môže klamať. Vzdialenosť tiež ovplyvňuje zdanlivý jas objektu. Vzdialená, ale veľmi energická hviezda sa nám môže zdať slabšia ako menej energetická, no bližšia.

Pohľad na hviezdu Canopus z Medzinárodnej vesmírnej stanice. Má svietivosť 15 000 krát väčšiu ako Slnko. Nachádza sa 309 svetelných rokov od nás. NASA

Astronómovia určujú svietivosť hviezdy na základe jej veľkosti a efektívnej teploty. Efektívna teplota je vyjadrená v stupňoch Kelvina, teda Slnko je 5777 kelvinov. Kvazar (vzdialený hyperenergetický objekt v strede masívnej galaxie) by mohol mať až 10 biliónov stupňov Kelvina. Každá z ich efektívnych teplôt má za následok iný jas objektu. Kvazar je však veľmi ďaleko, a preto sa zdá byť slabý.

Svetelnosť, na ktorej záleží, keď príde na pochopenie toho, čo poháňa objekt, od hviezd po kvazary, je vnútorná svietivosť . To je miera množstva energie, ktorú skutočne vyžaruje vo všetkých smeroch každú sekundu bez ohľadu na to, kde vo vesmíre leží. Je to spôsob pochopenia procesov vo vnútri objektu, ktoré ho pomáhajú rozjasniť.

Ďalším spôsobom, ako odvodiť jas hviezdy, je zmerať jej zdanlivú jasnosť (ako sa javí oku) a porovnať ju s jej vzdialenosťou. Napríklad hviezdy, ktoré sú vzdialenejšie, sa javia slabšie ako tie, ktoré sú nám bližšie. Objekt však môže vyzerať aj matne, pretože svetlo je absorbované plynom a prachom, ktoré sú medzi nami. Na získanie presnej miery svietivosti nebeského objektu astronómovia používajú špecializované nástroje, ako je bolometer. V astronómii sa používajú hlavne v rádiových vlnových dĺžkach - najmä v submilimetrovom rozsahu. Vo väčšine prípadov ide o špeciálne chladené nástroje na jeden stupeň nad absolútnou nulou, aby boli ich najcitlivejšie.

Svetelnosť a magnitúda

Ďalším spôsobom, ako pochopiť a zmerať jas objektu, je jeho veľkosť. Je užitočné vedieť, či pozorujete hviezdy, pretože vám to pomôže pochopiť, ako sa pozorovatelia môžu navzájom odvolávať na jasnosť hviezd. Číslo magnitúdy berie do úvahy svietivosť objektu a jeho vzdialenosť. Objekt druhej magnitúdy je v podstate asi dvaapolkrát jasnejší ako objekt tretej veľkosti a dvaapolkrát slabší ako objekt prvej veľkosti. Čím nižšie číslo, tým jasnejšia je magnitúda. Slnko má napríklad magnitúdu -26,7. Hviezda Sírius má magnitúdu -1,46. Je 70-krát svietivejšia ako Slnko, ale leží vo vzdialenosti 8,6 svetelných rokov a je mierne tlmená vzdialenosťou. Je dôležité pochopiť, že veľmi jasný objekt vo veľkej vzdialenosti sa môže zdať veľmi slabý kvôli svojej vzdialenosti, zatiaľ čo slabý objekt, ktorý je oveľa bližšie, môže „vyzerať“ jasnejšie.

Všetky objekty vo vesmíre majú jas, ktorý je definovaný číslom nazývaným jeho „veľkosť“. Každá z týchto hviezd má inú veľkosť. Európske južné observatórium

Zdanlivá magnitúda je jas objektu, ako sa javí na oblohe, keď ho pozorujeme, bez ohľadu na to, ako ďaleko je. Absolútna veľkosť je skutočne mierou vnútorný jas objektu. Absolútna magnitúda sa skutočne „nestará“ o vzdialenosť; hviezda alebo galaxia bude stále vyžarovať také množstvo energie bez ohľadu na to, ako ďaleko je pozorovateľ. Vďaka tomu je užitočnejšie pochopiť, aký jasný, horúci a veľký je objekt v skutočnosti.

Spektrálna svietivosť

Vo väčšine prípadov sa pod jasom rozumie, koľko energie vyžaruje objekt vo všetkých formách svetla, ktoré vyžaruje (vizuálne, infračervené, röntgenové žiarenie atď.). Svetelnosť je termín, ktorý používame pre všetky vlnové dĺžky bez ohľadu na to, kde v elektromagnetickom spektre ležia. Astronómovia študujú rôzne vlnové dĺžky svetla z nebeských objektov tak, že zoberú prichádzajúce svetlo a pomocou spektrometra alebo spektroskopu „rozbijú“ svetlo na jednotlivé vlnové dĺžky. Táto metóda sa nazýva „spektroskopia“ a poskytuje skvelý pohľad na procesy, vďaka ktorým predmety svietia.

Každý prvok vo vesmíre má jedinečný spektrálny „odtlačok prsta“. Astronómovia používajú tieto spektrá na určenie zloženia objektov a ich spektrá môžu tiež odhaliť ich pohyby a ďalšie charakteristiky. NASA

Každý nebeský objekt je jasný v špecifických vlnových dĺžkach svetla; napríklad, neutrónové hviezdy sú zvyčajne veľmi svetlé vröntgena rádio kapely (aj keď nie vždy; niektoré sú najjasnejšie v gama lúčov ). O týchto objektoch sa hovorí, že majú vysokú röntgenovú a rádiovú svietivosť. Často majú veľmi nízke optické svietivosti.

Hviezdy vyžarujú vo veľmi širokých súboroch vlnových dĺžok, od viditeľného po infračervené a ultrafialové; niektoré veľmi energické hviezdy sú jasné aj v rádiu a röntgenových lúčoch. Centrálne čierne diery galaxií ležia v oblastiach, ktoré vydávajú obrovské množstvo röntgenových lúčov, gama lúčov a rádiových frekvencií, ale vo viditeľnom svetle môžu vyzerať dosť slabo. Zahriate oblaky plynu a prachu, kde sa rodia hviezdy, môžu byť veľmi jasné v infračervenom a viditeľnom svetle. Samotní novorodenci sú v ultrafialovom a viditeľnom svetle dosť jasné.

Rýchle fakty

• Jas objektu sa nazýva jeho svietivosť.
• Jas objektu vo vesmíre je často definovaný číselným údajom nazývaným jeho veľkosť.
• Objekty môžu byť „jasné“ vo viacerých vlnových dĺžkach. Napríklad Slnko je jasné v optickom (viditeľnom) svetle, ale občas sa považuje za jasné aj v röntgenových lúčoch, ako aj v ultrafialovom a infračervenom.

Zdroje

• Cool Cosmos , coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• Svietivosť | KOZMOS. Centrum astrofyziky a superpočítačov , astronómia.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. Systém hviezdnej veľkosti: Meranie jasu. Sky & Telescope , 24. máj 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Upravil a zrevidovalCarolyn Collins Petersen