Hva er lysstyrke?

Dette sammensatte bildet av Trumpler 14 viser stjerner med lignende lysstyrker, mot et bakteppe av mindre, kjøligere, svakere stjerner med forskjellige lysstyrker. NASA, ESA og J. Maíz Apellániz (Institute of Astrophysics of Andalusia, Spania)

Hvor lys er en stjerne? En planet? En galakse? Når astronomer vil svare på disse spørsmålene, uttrykker de lysstyrken til disse objektene ved å bruke begrepet 'lysstyrke'. Den beskriver lysstyrken til et objekt i rommet. Stjerner og galakser avgir forskjellige former for lys . Hva snill av lys de sender ut eller stråler ut forteller hvor energiske de er. Hvis objektet er en planet, sender det ikke ut lys; det gjenspeiler det. Imidlertid bruker astronomer også begrepet 'lysstyrke' for å diskutere planetariske lysstyrker.

Jo større lysstyrken til et objekt er, jo lysere ser det ut. Et objekt kan være svært lysende i flere bølgelengder av lys, fra synlig lys, røntgen, ultrafiolett, infrarød, mikrobølge, til radio- og gammastråler. Det avhenger ofte av intensiteten til lyset som avgis, som er en funksjon av hvor energisk objektet er.

Hvert objekt i denne stjernehopen, inkludert skyene av gass og støv, har en lysstyrke som kan beskrives som dens lysstyrke. Stjernehopen Pismis 24 inneholder også stjernen Pismis 24-1b. ESO/IDA/Dansk 1.5/ R. Gendler, U.G. Jørgensen, J. Skottfelt, K. Harpsøe

Stellar lysstyrke

De fleste kan få en veldig generell idé om et objekts lysstyrke ved å se på det. Hvis det virker lyst, har det høyere lysstyrke enn om det er svakt. Det utseendet kan imidlertid være villedende. Avstand påvirker også den tilsynelatende lysstyrken til et objekt. En fjern, men veldig energisk stjerne kan virke svakere for oss enn en lavere energi, men nærmere en.

En utsikt over stjernen Canopus, sett fra den internasjonale romstasjonen. Den har en lysstyrke som er 15 000 ganger solens. Den ligger 309 lysår unna oss. NASA

Astronomer bestemmer en stjernes lysstyrke ved å se på størrelsen og dens effektive temperatur. Den effektive temperaturen er uttrykt i grader Kelvin, så solen er 5777 kelvin. En kvasar (et fjernt, hyperenergetisk objekt i sentrum av en massiv galakse) kan være så mye som 10 billioner grader Kelvin. Hver av deres effektive temperaturer resulterer i en annen lysstyrke for objektet. Kvasaren er imidlertid veldig langt unna, og ser derfor svak ut.

Lysstyrken som betyr noe når det gjelder å forstå hva som driver et objekt, fra stjerner til kvasarer, er den indre lysstyrken . Det er et mål på mengden energi den faktisk sender ut i alle retninger hvert sekund uavhengig av hvor den ligger i universet. Det er en måte å forstå prosessene inne i objektet som bidrar til å gjøre det lyst.

En annen måte å utlede en stjernes lysstyrke på er å måle dens tilsynelatende lysstyrke (hvordan den ser ut for øyet) og sammenligne den med avstanden. Stjerner som er lenger unna virker svakere enn de som er nærmere oss, for eksempel. Imidlertid kan et objekt også se svakt ut fordi lyset blir absorbert av gass og støv som ligger mellom oss. For å få et nøyaktig mål på lysstyrken til et himmelobjekt bruker astronomer spesialiserte instrumenter, for eksempel en bolometer. I astronomi brukes de hovedsakelig i radiobølgelengder - spesielt submillimeterområdet. I de fleste tilfeller er dette spesialkjølte instrumenter til én grad over absolutt null for å være deres mest følsomme.

Lysstyrke og styrke

En annen måte å forstå og måle et objekts lysstyrke på er gjennom dets størrelse. Det er nyttig å vite om du ser på stjernene, siden det hjelper deg å forstå hvordan observatører kan referere til stjerners lysstyrke i forhold til hverandre. Størrelsestallet tar hensyn til et objekts lysstyrke og dets avstand. I hovedsak er et objekt av andre størrelsesorden omtrent to og en halv ganger lysere enn et objekt av tredje størrelsesorden, og to og en halv ganger svakere enn et objekt av første størrelsesorden. Jo lavere tall, jo lysere er størrelsen. Solen, for eksempel, har styrke -26,7. Stjernen Sirius har styrke -1,46. Den er 70 ganger mer lysende enn Solen, men den ligger 8,6 lysår unna og er litt dimmet etter avstand. Det er viktig å forstå at et veldig lyst objekt på stor avstand kan virke veldig svakt på grunn av avstanden, mens et svakt objekt som er mye nærmere kan 'se' lysere ut.

Alle objekter i universet har en lysstyrke som er definert av et tall som kalles dens 'størrelse'. Hver av disse stjernene har en annen størrelsesorden. European Southern Observatory

Tilsynelatende størrelse er lysstyrken til et objekt slik det ser ut på himmelen når vi observerer det, uavhengig av hvor langt unna det er. Den absolutte størrelsen er egentlig et mål på iboende lysstyrken til et objekt. Absolutt størrelse bryr seg egentlig ikke om avstand; stjernen eller galaksen vil fortsatt avgi den mengden energi uansett hvor langt unna observatøren er. Det gjør det mer nyttig å forstå hvor lyst og varmt og stort et objekt egentlig er.

Spektral lysstyrke

I de fleste tilfeller er lysstyrken ment å relatere hvor mye energi som sendes ut av et objekt i alle former for lys det utstråler (visuelt, infrarødt, røntgen, etc.). Lysstyrke er begrepet som vi bruker for alle bølgelengder, uavhengig av hvor de ligger på det elektromagnetiske spekteret. Astronomer studerer de forskjellige bølgelengdene til lys fra himmelobjekter ved å ta det innkommende lyset og bruke et spektrometer eller spektroskop for å 'bryte' lyset inn i dets komponentbølgelengder. Denne metoden kalles 'spektroskopi' og den gir stor innsikt i prosessene som får objekter til å skinne.

Hvert element i universet har et unikt spektralt 'fingeravtrykk'. Astronomer bruker disse spektrene til å bestemme sammensetningen av objekter, og spektrene deres kan også avsløre deres bevegelser og andre egenskaper. NASA

Hvert himmelobjekt er lyst i bestemte bølgelengder av lys; for eksempel, nøytronstjerner er vanligvis veldig lyse irøntgenog radio band (men ikke alltid; noen er klarest i gammastråler ). Disse gjenstandene sies å ha høy røntgen- og radiolysstyrke. De har ofte svært lave optisk lysstyrker.

Stjerner stråler i svært brede sett av bølgelengder, fra det synlige til infrarødt og ultrafiolett; noen svært energiske stjerner er også klare i radio og røntgen. De sentrale sorte hullene i galakser ligger i områder som avgir enorme mengder røntgenstråler, gammastråler og radiofrekvenser, men kan se ganske svake ut i synlig lys. De oppvarmede skyene av gass og støv der stjerner blir født, kan være svært lyse i det infrarøde og synlige lyset. De nyfødte selv er ganske lyse i det ultrafiolette og synlige lyset.

Raske fakta

• Et objekts lysstyrke kalles dets lysstyrke.
• Lysstyrken til et objekt i rommet er ofte definert av en numerisk figur som kalles dens størrelse.
• Objekter kan være 'lyse' i mer enn ett sett med bølgelengder. Solen er for eksempel lyssterk i optisk (synlig) lys, men regnes også som lyssterk i røntgenstråler til tider, så vel som ultrafiolett og infrarødt.

Kilder

• Kult kosmos , coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• Lysstyrke | KOSMOS. Senter for astrofysikk og superdatabehandling , astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. Stellar Magnitude System: Måling av lysstyrke. Himmel og teleskop , 24. mai 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Redigert og revidert avCarolyn Collins Petersen