Τι είναι η φωτεινότητα και τι μας λέει;

Πόσο φωτεινό είναι το αστέρι; Ενας πλανήτης? Ένας γαλαξίας; Όταν οι αστρονόμοι θέλουν να απαντήσουν σε αυτές τις ερωτήσεις, εκφράζουν τις φωτεινότητες αυτών των αντικειμένων χρησιμοποιώντας τον όρο "φωτεινότητα". Περιγράφει τη φωτεινότητα ενός αντικειμένου στο διάστημα. Τα αστέρια και οι γαλαξίες εκπέμπουν διάφορα μορφές φωτός. Τι είδος του φωτός που εκπέμπουν ή ακτινοβολούν λέει πόσο ενεργητικοί είναι. Εάν το αντικείμενο είναι ένας πλανήτης, δεν εκπέμπει φως. το αντανακλά. Ωστόσο, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν επίσης τον όρο "φωτεινότητα" για να συζητήσουν τις πλανητικές φωτεινότητες.

Όσο μεγαλύτερη είναι η φωτεινότητα ενός αντικειμένου, τόσο πιο φωτεινό φαίνεται. Ένα αντικείμενο μπορεί να είναι πολύ φωτεινό σε πολλαπλά κύματα φωτός, από ορατό φως, ακτίνες Χ, υπεριώδη, υπέρυθρο, μικροκύματα, έως ραδιόφωνο και ακτίνες γάμμα, Συχνά εξαρτάται από την ένταση του φωτός που εκπέμπεται, η οποία είναι συνάρτηση του πόσο ενεργητικός το αντικείμενο είναι.

Οι περισσότεροι άνθρωποι μπορούν να πάρουν μια πολύ γενική ιδέα της φωτεινότητας ενός αντικειμένου απλώς κοιτάζοντας το. Εάν εμφανίζεται φωτεινό, έχει μεγαλύτερη φωτεινότητα από ό, τι εάν είναι αμυδρή. Ωστόσο, αυτή η εμφάνιση μπορεί να είναι παραπλανητική. Η απόσταση επηρεάζει επίσης την εμφανή φωτεινότητα ενός αντικειμένου. Ένα απομακρυσμένο, αλλά πολύ ενεργητικό αστέρι μπορεί να φανεί πιο αδύναμο από εμάς από μια χαμηλότερη ενέργεια, αλλά πιο κοντά.

Οι αστρονόμοι καθορίζουν τη φωτεινότητα ενός άστρου εξετάζοντας το μέγεθος και την πραγματική θερμοκρασία του. Η πραγματική θερμοκρασία εκφράζεται σε βαθμούς Kelvin, οπότε ο ήλιος είναι 5777 kelvins. Ένα κβάζαρ (ένα μακρινό, υπερ-ενεργητικό αντικείμενο στο κέντρο ενός μαζικού γαλαξία) θα μπορούσε να φθάσει τα 10 τρισεκατομμύρια βαθμούς Kelvin. Κάθε μία από τις πραγματικές τους θερμοκρασίες έχει ως αποτέλεσμα διαφορετική φωτεινότητα για το αντικείμενο. Το κβάζαρ, ωστόσο, είναι πολύ μακριά, και έτσι φαίνεται αμυδρά.

Η φωτεινότητα που έχει σημασία όταν πρόκειται για την κατανόηση του τι τροφοδοτεί ένα αντικείμενο, από αστέρια έως κβάζαρ, είναι την εγγενή φωτεινότητα. Αυτό είναι ένα μέτρο της ποσότητας ενέργειας που εκπέμπει πραγματικά προς όλες τις κατευθύνσεις κάθε δευτερόλεπτο, ανεξάρτητα από το πού βρίσκεται στο σύμπαν. Είναι ένας τρόπος κατανόησης των διαδικασιών μέσα στο αντικείμενο που βοηθούν να γίνουν φωτεινοί.

Ένας άλλος τρόπος για να εξαγάγει τη φωτεινότητα ενός αστεριού είναι να μετρήσει την εμφανή του φωτεινότητα (πώς φαίνεται στο μάτι) και να το συγκρίνει με την απόστασή του. Τα αστέρια που βρίσκονται μακρύτερα φαίνονται πιο αθόρυβα από εκείνα που βρίσκονται πιο κοντά μας, για παράδειγμα. Ωστόσο, ένα αντικείμενο μπορεί επίσης να είναι αχνό, επειδή το φως απορροφάται από το αέριο και τη σκόνη που βρίσκεται ανάμεσα σε εμάς. Για να πάρει μια ακριβή μέτρηση της φωτεινότητας ενός ουράνιου αντικειμένου, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν εξειδικευμένα όργανα, όπως ένα βολομετρικό. Στην αστρονομία, χρησιμοποιούνται κυρίως στα μήκη κύματος ραδιοσυχνοτήτων - ειδικότερα στην κλίμακα υπομυελίμων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτά είναι ειδικά ψυγμένα όργανα σε ένα βαθμό πάνω από το απόλυτο μηδέν για να είναι τα πιο ευαίσθητα.

Ένας άλλος τρόπος για να κατανοήσουμε και να μετρήσουμε τη φωτεινότητα ενός αντικειμένου είναι μέσω του μεγέθους του. Είναι χρήσιμο να γνωρίζετε αν είστε stargazing επειδή σας βοηθά να καταλάβετε πώς οι παρατηρητές μπορούν να αναφερθούν στις φωτεινότητες των αστεριών σε σχέση με τον άλλον. Ο αριθμός μεγεθών λαμβάνει υπόψη τη φωτεινότητα ενός αντικειμένου και την απόσταση του. Ουσιαστικά, ένα αντικείμενο δευτέρου μεγέθους είναι περίπου δυόμισι φορές φωτεινότερο από ένα τρίτο μέγεθος, και δυόμισι φορές πιο ζωντανό από ένα αντικείμενο πρώτου μεγέθους. Όσο μικρότερος είναι ο αριθμός, τόσο πιο φωτεινό είναι το μέγεθος. Ο ήλιος, για παράδειγμα, έχει μέγεθος -26,7. Το αστέρι Sirius είναι μεγέθους -1,46. Είναι 70 φορές πιο φωτεινό από τον Ήλιο, αλλά απέχει 8,6 έτη φωτός μακριά και είναι ελαφρώς αχνό από απόσταση. Είναι σημαντικό να καταλάβετε ότι ένα πολύ φωτεινό αντικείμενο σε μεγάλη απόσταση μπορεί να φαίνεται πολύ αμυδρό λόγω της απόστασης, ενώ ένα σκοτεινό αντικείμενο που είναι πολύ πιο κοντά μπορεί να "φαίνεται" φωτεινότερο.

Φαινόμενο μέγεθος είναι η φωτεινότητα ενός αντικειμένου όπως φαίνεται στον ουρανό, όπως το παρατηρούμε, ανεξάρτητα από το πόσο μακριά είναι. Το απόλυτο μέγεθος είναι πραγματικά ένα μέτρο του εσωτερικός φωτεινότητα ενός αντικειμένου. Το απόλυτο μέγεθος δεν "φροντίζει" πραγματικά για την απόσταση. το αστέρι ή ο γαλαξίας θα εξακολουθεί να εκπέμπει αυτή την ποσότητα ενέργειας, ανεξάρτητα από το πόσο μακριά είναι ο παρατηρητής. Αυτό κάνει πιο χρήσιμο να κατανοήσετε πόσο φωτεινό και ζεστό και μεγάλο είναι ένα αντικείμενο πραγματικά.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, η φωτεινότητα έχει σκοπό να συσχετίσει πόση ενέργεια εκπέμπεται από ένα αντικείμενο σε όλες τις μορφές φωτός που εκπέμπει (οπτική, υπέρυθρη ακτινοβολία, ακτινογραφία κ.λπ.). Η φωτεινότητα είναι ο όρος που εφαρμόζουμε σε όλα τα μήκη κύματος, ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Οι αστρονόμοι μελετούν τα διαφορετικά μήκη κύματος του φωτός από τα ουράνια αντικείμενα, λαμβάνοντας το εισερχόμενο φως και χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο ή φασματοσκόπιο για να «σπάσουν» το φως στα μήκη κύματος του. Αυτή η μέθοδος ονομάζεται "φασματοσκοπία" και δίνει μεγάλη εικόνα για τις διαδικασίες που κάνουν τα αντικείμενα να λάμπουν.

Κάθε ουράνιο αντικείμενο είναι φωτεινό σε συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός. για παράδειγμα, αστέρια νετρονίων είναι συνήθως πολύ φωτεινά στην ακτινογραφία και ραδιόφωνο ζώνες (αν και όχι πάντα? μερικά είναι πιο λαμπρά μέσα γ-ακτίνες). Αυτά τα αντικείμενα λέγεται ότι έχουν υψηλές ακτινοβολίες ακτίνων Χ και ραδιενέργειας. Συχνά έχουν πολύ χαμηλά επίπεδα οπτικός φωτεινότητες.

Τα αστέρια ακτινοβολούν σε πολύ ευρείες σειρές μήκους κύματος, από το ορατό έως το υπέρυθρο και το υπεριώδες. μερικά πολύ ενεργητικά αστέρια είναι επίσης φωτεινά σε ραδιόφωνο και ακτινογραφίες. Οι κεντρικές μαύρες τρύπες των γαλαξιών βρίσκονται σε περιοχές που εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες ακτίνων Χ, ακτινών γάμμα και ραδιοσυχνοτήτων, αλλά μπορεί να φαίνονται αρκετά ορατές στο ορατό φως. Τα θερμαινόμενα σύννεφα αερίου και σκόνης όπου γεννιούνται αστέρια μπορούν να είναι πολύ φωτεινά στο υπέρυθρο και το ορατό φως. Τα νεογέννητα είναι αρκετά φωτεινά στο υπεριώδες και το ορατό φως.

• Η φωτεινότητα ενός αντικειμένου ονομάζεται φωτεινότητα του.
• Η φωτεινότητα ενός αντικειμένου στο διάστημα συχνά ορίζεται από ένα αριθμητικό σχήμα που ονομάζεται μέγεθος του.
• Τα αντικείμενα μπορούν να είναι "φωτεινά" σε περισσότερα από ένα σετ μήκους κύματος. Για παράδειγμα, ο Ήλιος είναι φωτεινό σε οπτικό (ορατό) φως, αλλά θεωρείται επίσης φωτεινό σε ακτίνες Χ κατά καιρούς, καθώς και υπεριώδες και υπέρυθρο.

• Cool Cosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• "Φωτεινότητα" ΣΥΜΠΑΝ." Κέντρο αστροφυσικής και υπερυπολογιστών, astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. "Το σύστημα Stellar Magnitude: Μέτρηση Φωτεινότητας". Sky & Τηλεσκόπιο, 24 Μαΐου 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Τροποποιήθηκε και αναθεωρήθηκε από Carolyn Collins Petersen