Ce este Luminositatea?

Cât de strălucitoare este o stea? O planeta? O galaxie? Când astronomii vor să răspundă la aceste întrebări, ei exprimă luminozitatea acestor obiecte folosind termenul „luminozitate”. Descrie luminozitatea unui obiect în spațiu. Stelele și galaxiile emană diverse forme de lumină. Ce drăguț de lumină pe care o emit sau radiază spune cât de energice sunt. Dacă obiectul este o planetă, nu emite lumină; o reflectă. Cu toate acestea, astronomii folosesc și termenul „luminozitate” pentru a discuta despre luminozitățile planetare.

Cu cât este mai mare luminozitatea unui obiect, cu atât apare mai luminos. Un obiect poate fi foarte luminos în mai multe undele de lumină, de la lumină vizibilă, raze X, ultraviolete, infraroșu, cuptor cu microunde, la raze radio și gamma, depinde adesea de intensitatea luminii care este eliberată, care este o funcție de cât de energic este obiectul.

Fiecare obiect din acest grup de stele, inclusiv norii de gaz și praf, are o luminozitate care poate fi descrisă ca luminozitate. Clusterul de stele Pismis 24 conține, de asemenea, steaua Pismis 24-1b. ESO / IDA / daneză 1.5 / R. Gendler, U.G. Jørgensen, J. Skottfelt, K. Harpsøe

Luminozitate stelară

Majoritatea oamenilor își pot face o idee foarte generală despre luminozitatea unui obiect, pur și simplu privindu-l. Dacă pare luminos, are o luminozitate mai mare decât dacă este slab. Cu toate acestea, aspectul acesta poate fi înșelător. Distanța afectează, de asemenea, luminozitatea aparentă a unui obiect. O stea îndepărtată, dar foarte energică ne poate părea mai slabă decât una cu energie mai mică, dar mai apropiată.

O vedere a stelei Canopus, văzută de la Stația Spațială Internațională. Are o luminozitate de 15.000 de ori mai mare decât cea a Soarelui. Se află la 309 de ani-lumină de noi. NASA

Astronomii determină luminozitatea unei stele uitându-se la dimensiunea și temperatura efectivă a acesteia. Temperatura eficientă este exprimată în grade Kelvin, deci Soarele este de 5777 kelvins. Un quasar (un obiect îndepărtat, hiper-energetic, în centrul unei galaxii masive) ar putea ajunge la 10 trilioane de grade Kelvin. Fiecare dintre temperaturile lor eficiente are ca rezultat o luminozitate diferită pentru obiect. Cuasarul este totuși foarte îndepărtat și astfel apare slab. 

Luminozitatea care contează când vine vorba de înțelegerea a ceea ce alimentează un obiect, de la stele la cvasi, este luminozitatea intrinsecă. Aceasta este o măsură a cantității de energie pe care o emite de fapt în toate direcțiile în fiecare secundă, indiferent de locul în care se află în univers. Este un mod de a înțelege procesele din interiorul obiectului care îl ajută să-l lumineze.

Un alt mod de a deduce luminozitatea unei stele este de a măsura luminozitatea aparentă (cum apare la ochi) și de a compara asta cu distanța. Stelele care sunt mai îndepărtate par mai slabe decât cele mai aproape de noi, de exemplu. Cu toate acestea, un obiect poate avea și aspect slab, deoarece lumina este absorbită de gazul și praful care se află între noi. Pentru a obține o măsură exactă a luminozității unui obiect ceresc, astronomii folosesc instrumente specializate, cum ar fi un bolometru. În astronomie, ele sunt utilizate mai ales în lungimile de undă radio - în special în intervalul submillimetric. În cele mai multe cazuri, acestea sunt instrumente special răcite cu un grad peste zero absolut pentru a fi cele mai sensibile.

Luminozitate și magnitudine

Un alt mod de a înțelege și măsura luminozitatea unui obiect este prin amploarea sa. Este un lucru util să știi dacă te uiți, deoarece te ajută să înțelegi cum observatorii se pot referi la luminozitatea stelelor unul față de celălalt. Numărul de mărime ține cont de luminozitatea unui obiect și de distanța acestuia. În esență, un obiect de a doua magnitudine este de aproximativ două ori și jumătate mai luminos decât unul de mărime a treia și de două ori și jumătate mai slab decât un obiect de primă mărime. Cu cât este mai mic numărul, cu atât mai mare este magnitudinea. Soarele, de exemplu, este cu magnitudinea -26,7. Steaua Sirius are magnitudinea -1,46. Este de 70 de ori mai luminos decât Soarele, dar se află la 8,6 ani-lumină distanță și este ușor întunecat de distanță. Este important să înțelegem că un obiect foarte luminos la o distanță mare poate apărea foarte slab din cauza distanței sale, în timp ce un obiect slab care este mult mai aproape poate „arata” mai luminos.

Toate obiectele din univers au o luminozitate care este definită de un număr numit „mărimea” acestuia. Fiecare dintre aceste stele are o mărime diferită. Observatorul European Sud

Mărimea aparentă este strălucirea unui obiect așa cum apare pe cer pe măsură ce îl observăm, indiferent de cât de departe este. Mărimea absolută este într-adevăr o măsură a intrinsec luminozitatea unui obiect. Mărimea absolută nu prea „interesează” distanța; steaua sau galaxia vor emite în continuare acea cantitate de energie, indiferent cât de departe este observatorul. Acest lucru face mai util pentru a ajuta la înțelegerea cât de luminos și fierbinte este un obiect cu adevărat. 

Luminozitate spectrală

În cele mai multe cazuri, luminozitatea este menită să relaționeze câtă energie este emisă de un obiect sub toate formele de lumină pe care le radiază (vizual, infraroșu, radiografie etc.). Luminozitatea este termenul pe care îl aplicăm tuturor lungimilor de undă, indiferent de locul în care se află pe spectrul electromagnetic. Astronomii studiază diferitele lungimi de undă ale luminii de la obiectele cerești, luând lumina de intrare și folosind un spectrometru sau un spectroscop pentru a „împărți” lumina în lungimile de undă componente ale acesteia. Această metodă se numește „spectroscopie” și oferă o perspectivă deosebită asupra proceselor care fac ca obiectele să strălucească.

Fiecare element din univers are o „amprentă” spectrală unică. Astronomii folosesc aceste spectre pentru a determina machiajul obiectelor, iar spectrele lor își pot dezvălui mișcările și alte caracteristici. NASA 

Fiecare obiect ceresc este strălucitor în lungimi de undă specifice ale luminii; de exemplu, stelele neutronice sunt de obicei foarte luminoase în benzile de radiografie și radio (deși nu întotdeauna; unele sunt cele mai strălucitoare în razele gamma). Se spune că aceste obiecte au luminozități radiografice și radio. Adesea au luminozități optice foarte mici.

Stelele radiază în seturi foarte largi de lungimi de undă, de la vizibil la infraroșu și ultraviolete; unele stele foarte energice sunt strălucitoare și în radiouri și radiografii. Găurile negre centrale ale galaxiilor se află în regiuni care emit cantități extraordinare de raze X, raze gamma și frecvențe radio, dar pot părea destul de slabe în lumina vizibilă. Norii încălziți de gaz și praf unde se nasc stelele pot fi foarte strălucitori în lumina infraroșie și vizibilă. Nou-născuții înșiși sunt destul de strălucitori în lumina ultravioletă și vizibilă. 

Fapte rapide

• Luminozitatea unui obiect se numește luminozitate.
• Luminozitatea unui obiect în spațiu este adesea definită printr-o cifră numerică numită magnitudinea acestuia.
• Obiectele pot fi „luminoase” în mai multe seturi de lungimi de undă. De exemplu, Soarele este luminos în lumină optică (vizibilă), dar este considerat, de asemenea, luminos în razele X uneori, precum și ultraviolete și infraroșu.

surse

• Cosmos rece, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• „Luminozitate | COSMOS." Centrul pentru Astrofizică și Supercomputare, astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. „Sistemul de magnitudine stelară: măsurarea luminozității.” Sky & Telescope, 24 mai 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Editat și revizuit de Carolyn Collins Petersen