Mikä on valovoima ja mitä se kertoo meille?

Kuinka kirkas tähti on? Planeetta? Galaksi? Kun tähtitieteilijät haluavat vastata näihin kysymyksiin, he ilmaisevat näiden esineiden kirkkauden ilmaisulla "kirkkaus". Se kuvaa esineen kirkkautta avaruudessa. Tähdet ja galaksit tarjoavat erilaisia valon muodot. Mitä kiltti niiden lähettämä tai säteilevä valo kertoo kuinka energisiä he ovat. Jos esine on planeetta, se ei säteile valoa; se heijastaa sitä. Tähtitieteilijät käyttävät kuitenkin myös termiä "kirkkaus" keskustelemaan planeetan kirkkauksista.

Mitä suurempi on esineen valoisuus, sitä kirkkaampi se näyttää. Kohde voi olla hyvin valaiseva monien aallonpituuksien valossa, näkyvästä valosta, röntgensäteistä, ultravioletti, infrapuna, mikroaaltouuni, radio- ja gammasäteet, Se riippuu usein annettavan valon voimakkuudesta, mikä riippuu objektin energiankulutuksesta On.

Useimmat ihmiset voivat saada hyvin yleisen kuvan objektin valoisuudesta yksinkertaisesti katsomalla sitä. Jos se näyttää kirkkaalta, sen kirkkaus on suurempi kuin himmeän. Tämä ulkonäkö voi kuitenkin olla harhaanjohtava. Etäisyys vaikuttaa myös esineen näkyvään kirkkauteen. Kaukainen, mutta erittäin energinen tähti voi näyttää meiltä himmeämmältä kuin alhaisemman energian, mutta lähempänä.

Tähtitieteilijät määrittävät tähden valoisuuden tarkastelemalla sen kokoa ja sen efektiivistä lämpötilaa. Tehokas lämpötila ilmaistaan ​​kelvin-asteina, joten aurinko on 5777 kelviniä. Kvaari (kaukainen, hyperenergeettinen esine massiivisen galaksin keskellä) voi olla jopa 10 biljoonaa celvinitasoa. Jokainen niiden tehollisista lämpötiloista johtaa kohteelle erilaiseen kirkkauteen. Kvasari on kuitenkin hyvin kaukana, joten se näyttää himmeältä.

Valonheitto, jolla on merkitystä ymmärtää, mikä tuo esineelle virtaa tähtiistä kvasaareihin, on luontainen valoisuus. Se on sen energian määrä, joka se tosiasiassa säteilee kaikkiin suuntiin sekunnissa riippumatta siitä, missä se sijaitsee universumissa. Se on tapa ymmärtää objektin sisällä olevia prosesseja, jotka auttavat tekemään siitä kirkkaan.

Toinen tapa päättää tähden vaaleus on mitata sen näkyvä kirkkaus (kuinka se näyttää silmälle) ja vertaa sitä etäisyyteen. Kauempana olevat tähdet näyttävät himmeämmiltä kuin esimerkiksi meitä lähemmät. Kohde saattaa kuitenkin myös olla himmeä, koska valo on absorboitunut meidän välillä olevasta kaasusta ja pölystä. Saadakseen tarkan mittauksen taivaankappaleen valoisuudesta, tähtitieteilijät käyttävät erikoistuneita instrumentteja, kuten bolometriä. Tähtitiedessä niitä käytetään pääasiassa radioaallonpituuksilla - erityisesti submillimetrialueella. Useimmissa tapauksissa nämä ovat erityisen jäähdytettyjä instrumentteja, jotka ovat astetta absoluuttisen nollan yläpuolelle, jotta ne olisivat herkimpiä.

Toinen tapa ymmärtää ja mitata esineen kirkkautta on sen suuruuden kautta. On hyödyllistä tietää, tähdeletkö tähtiä, koska se auttaa sinua ymmärtämään, kuinka tarkkailijat voivat viitata tähten kirkkauksiin suhteessa toisiinsa. Suuruuslukema ottaa huomioon kohteen valoisuuden ja etäisyyden. Pohjimmiltaan toisen suuruusluokan kohde on noin kaksi ja puoli kertaa vaaleampi kuin kolmannen suuruusluokan objekti ja kaksi ja puoli kertaa himmeämpi kuin ensimmäisen suuruusluokan kohde. Mitä pienempi luku, sitä kirkkaampi on. Esimerkiksi Auringon korkeus on -26,7. Tähti Sirius on magnitudi -1.46. Se on 70 kertaa valoisampi kuin aurinko, mutta se on 8,6 valovuoden päässä ja on hiukan himmentynyt etäisyydeltä. On tärkeää ymmärtää, että erittäin kaukana oleva erittäin kirkas esine voi näyttää etäisyydeltään hyvin himmeältä, kun taas paljon lähempänä oleva himmeä esine voi "näyttää" kirkkaammalta.

Ilmeinen suuruus on esineen kirkkaus sellaisena kuin se ilmestyy taivaalla tarkkailemalla sitä riippumatta siitä, kuinka kaukana se on. Absoluuttinen suuruus on todella mitta luontainen esineen kirkkaus. Absoluuttinen suuruus ei oikeastaan ​​"välitä" etäisyydestä; tähti tai galaksi emittoi edelleen kyseisen määrän energiaa riippumatta siitä, kuinka kaukana tarkkailija on. Siksi on hyödyllisempää auttaa ymmärtämään kuinka valoisa, kuuma ja suuri esine todella on.

Useimmissa tapauksissa valoisuudella tarkoitetaan suhdetta siihen, kuinka paljon kohdetta objekti säteilee kaikissa muodoissaan, joita se säteilee (visuaalinen, infrapuna, röntgen, jne.). Valaistus on termi, jota sovelletaan kaikkiin aallonpituuksiin riippumatta siitä, missä ne sijaitsevat sähkömagneettisella spektrillä. Tähtitieteilijät tutkivat taivaankappaleiden eri valon aallonpituuksia ottamalla tulevan valon ja käyttämällä spektrometriä tai spektroskooppia valon "murtamiseksi" komponentin aallonpituuksiin. Tätä menetelmää kutsutaan "spektroskopiaksi" ja se antaa hyvän kuvan prosessista, joka saa esineet loistamaan.

Jokainen taivaallinen esine on kirkas tietyillä valon aallonpituuksilla; esimerkiksi, neutronitähdet ovat tyypillisesti erittäin kirkkaita röntgen ja radio bändit (tosin ei aina; jotkut ovat kirkkaimpia gammasäteitä). Näillä esineillä sanotaan olevan suuri röntgen- ja radiovalo. Heillä on usein hyvin matala optinen luminositeetit.

Tähdet säteilevät hyvin laajoilla aallonpituusjoukkoilla, näkyvästä infrapuna- ja ultraviolettivaloon; jotkut erittäin energiset tähdet ovat myös kirkkaita radiossa ja röntgenkuvissa. Galaktien keskeiset mustat aukot sijaitsevat alueilla, jotka lähettävät valtavia määriä röntgen-, gammasäteitä ja radiotaajuuksia, mutta ne saattavat näyttää melko himmeiltä näkyvässä valossa. Kuumennetut kaasu- ja pölypilvet, joissa tähdet syntyvät, voivat olla erittäin kirkkaita infrapuna- ja näkyvässä valossa. Itse vastasyntyneet ovat melko kirkkaita ultravioletti- ja näkyvässä valossa.

• Kohteen kirkkautta kutsutaan sen kirkkaudeksi.
• Kohteen kirkkaus avaruudessa määritetään usein numeerisella numerolla, jota kutsutaan sen suuruudeksi.
• Objektit voivat olla "kirkkaita" useammassa kuin yhdessä aallonpituusjoukossa. Esimerkiksi aurinko on kirkas optisessa (näkyvässä) valossa, mutta sitä pidetään toisinaan myös kirkkaana röntgenkuvissa, samoin kuin ultravioletti- ja infrapunavaloa.

• Cool Cosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• ”Valaistus | COSMOS.” Astrofysiikan ja supertietokoneiden keskus, tähtitiede.swin.edu.au/cosmos/L/valoisuus.
• MacRobert, Alan. "Tähtien magnitudijärjestelmä: Kirkkauden mittaus." Taivas ja kaukoputki, 24. toukokuuta 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Toimittanut ja tarkistanut Carolyn Collins Petersen