Et blikk på nattehimmelen over Jorden viser at noen stjerner er mye lysere enn andre. Men lysstyrken til en stjerne avhenger av dens sammensetning og hvor langt det er fra den planeten.
Astronomer definere stjerners lysstyrke i form av store halvakse — hvordan bright star vises fra Jord — og absolutt magnitude — hvordan bright star vises på en standard avstand på 32.6 lys-år, eller 10 parsecs. (En lys-året er den avstanden lyset reiser i ett år — ca 6 milliarder km, eller 10 billioner kilometer.,) Astronomer også måle lysstyrke — mengden energi (lys) som en stjerne stråler ut fra overflaten.
Måler stjerners lysstyrke er en gammel idé, men i dag astronomer bruker mer presise verktøy for å få regnestykket.
Fra gresk til moderne tid
for Mer enn 2000 år siden, den greske astronomen Hipparchus var den første til å lage en katalog av stjernene i henhold til deres lysstyrke, i henhold til Dave Rothstein, som deltok i Cornell University ‘ s «Spør En Astronom» nettsted i 2003.,
«i Utgangspunktet, han så på stjernene på himmelen, og klassifisert dem etter hvor sterkt de dukker opp — de klareste stjernene var ‘størrelsesorden 1,’ neste smarteste var ‘størrelsesorden 2,’ osv. ned til ‘magnitude 6,’ som var den fjerneste stjernene han kunne se,» Rothstein skrev.
Menneskelige øyne, men ikke er veldig kresne. Store forskjeller i lysstyrke faktisk vises mye mindre ved hjelp av denne skalaen, Rothstein sa., Lys-sensitive belastet-coupled enheter (CCDs) inne digitale kameraer måle mengden av lys som kommer fra stjernene, og kan gi en mer presis definisjon av lysstyrke.
ved Hjelp av denne skalaen, astronomer nå definere fem størrelsene’ forskjell som å ha en lysstyrke forholdet 100. Vega ble brukt som referanse-stjerners for skalaen. Opprinnelig hadde en styrke på 0, men mer presise instrumenter endret seg at 0.3.
store halvakse vs. absolutt magnitude
Når du tar Jorden som et referansepunkt, men omfanget av omfanget ikke konto for ekte forskjeller i lysstyrke mellom stjernene. Den tilsynelatende lysstyrken, eller store halvakse, avhengig av plasseringen av observatøren., Ulike observatører vil komme opp med en annen måling, avhengig av deres posisjon og avstand fra stjernen. Stjerner som er nærmere Jorden, men svakere, kunne virke lysere enn langt mer fleksibel, de som er langt unna.
«Det er ‘sann’ lysstyrke — med avstand avhengighet priset ut — som er av mest interesse for oss som astronomer,» uttalte en nettbasert kurs om astronomi fra University of Tennessee.,
«det er Derfor nyttig å etablere en konvensjon der vi kan sammenligne to stjerner på like fot, uten variasjoner i lysstyrke på grunn av ulik avstander kompliserer saken.»
løsningen var å implementere en absolutt magnitude skalaen for å gi en referanse mellom stjernene. For å gjøre dette, astronomer beregne lysstyrken til stjerner som de ville synes om det var 32.6 lys-år, eller 10 parsecs fra Jorden.
en Annen måling av lysstyrke lysstyrke, som er kraften av en stjerne — mengden energi (lys) som en stjerne stråler ut fra overflaten., Det er vanligvis uttrykt i watt, og målt i forhold til lyset i solen. For eksempel, solens lysstyrke er 400 billioner billioner watt. En av de nærmeste stjernene til Jorden, Alfa Centauri A, er ca 1,3 ganger så lyse som solen.
for Å finne ut glød fra absolutt magnitude, må man beregne at en forskjell på fem på den absolutte magnitude skalaen tilsvarer en faktor på 100 på klarhet skala — for eksempel, en stjerne med en absolutt magnitude på 1 er 100 ganger så skinnende som en stjerne med en absolutt magnitude 6.,
Begrensninger av den absolutte magnitude
Mens den absolutte magnitude skalaen er astronomer’ beste innsats for å sammenligne lysstyrken til stjerner, det er et par av de viktigste begrensninger som har å gjøre med de instrumenter som brukes til å måle det.
Først, astronomer må definere hvilke bølgelengder av lyset som de bruker for å gjøre målingen. Stjerner kan avgi stråling i former alt fra high-energy X-stråler til lav-energi infrarød stråling. Avhengig av type stjerne, de kan være lyse i noen av disse bølgelengdene og dimmer i andre.,
for Å løse dette, forskere må angi hvilken bølgelengde de bruker for å gjøre den absolutte magnitude målinger.
en Annen viktig begrensning er følsomheten av instrument som brukes til å gjøre målinger. Generelt, som datamaskiner har avansert og teleskop mirror-teknologi har forbedret gjennom årene, målinger som er gjort i de senere år har mer vekt blant forskere enn de som er laget for lenge siden.
Paradoksalt nok, de klareste stjernene er blant de minst studert av astronomer, men det er minst ett siste forsøk på å katalogisere sin glød., En konstellasjon av satellitter kalt BRITE (Lyse Mål Explorer) vil måle variasjonen i lysstyrke mellom stjernene. Deltakere i seks-satellitt prosjektet inkluderer Østerrike, Canada og Polen. De to første satellittene som ble lansert med suksess i 2013.
Variable stjerner
Mens mange stjerner som har en ensartet lysstyrke, det er mer enn 100 000 kjent og katalogisert variable stjerner. (Til og med vår egen sol er variabel, varierende sin energiproduksjon med ca 0.1 prosent, eller én tusendel av dens størrelse, i løpet av sin 11-årige solsyklusen.,) Variable stjerner er enten egenverdi (som betyr at de skinner endringer som følge av funksjoner som utvidelse, sammentrekning, utbrudd eller pulsering) eller ytre (noe som betyr at en stjerne eller planet passerer foran stjernen og blokkerer lyset, eller at endringen er på grunn av stellar rotasjon.)
Stjerner kan også endring i lysstyrke over tid. North Star eller Polaris, for eksempel, kunne ha vært så mye som 4.6 ganger lysere i antikken enn det var i dag. En 2014 studie bemerket at stjerners nedtonet de siste tiårene, men så drastisk lyses opp igjen., Polaris er en del av klassen av Cepheid variabler, som er svært lysende stjernene som har kort pulsering perioder. Variasjoner i lysstyrke lar astronomene å beregne hvor langt unna disse Cepheids er, noe som gjør dem til nyttige «måling pinner» hvis stjerner er innebygd i galakser eller tåker.
Andre typer av innebygde variable stjerner inkluderer katastrofale variabler (som lysere på grunn av utbrudd, slik som under supernovae eksplosjoner) eller eruptic variabler (der lysstyrken varierer i løpet av utbrudd på overflaten, eller kombinasjoner med interstellar materie.,) Ytre variabler inkluderer eclipsing binære stjerner og roterende stjerner (som nøytronstjerner, kjernene av supernova som elektromagnetisk stråling er bare synlig når strålen er rettet mot Jorden.)