een blik op de nachtelijke hemel boven de aarde laat zien dat sommige sterren veel helderder zijn dan andere. De helderheid van een ster hangt echter af van de samenstelling en de afstand tot de planeet.
astronomen definiëren de helderheid van een ster in termen van schijnbare magnitude — hoe helder de ster verschijnt vanaf de aarde — en absolute magnitude — hoe helder de ster verschijnt op een standaard afstand van 32,6 lichtjaar, of 10 parsecs. (Een lichtjaar is de afstand die licht in een jaar aflegt-ongeveer 6 biljoen mijl, of 10 biljoen kilometer., Astronomen meten ook de helderheid – de hoeveelheid energie (licht) die een ster uitzendt van zijn oppervlak.
het meten van de helderheid van een ster is een oud idee, maar tegenwoordig gebruiken astronomen preciezere instrumenten om de berekening te verkrijgen.
From Greek to modern times
meer dan 2000 jaar geleden maakte de Griekse astronoom Hipparchus als eerste een catalogus van sterren volgens hun helderheid, volgens Dave Rothstein, die deelnam aan Cornell University ‘ s “Ask An Astronomer” website in 2003.,
“In Principe keek hij naar de sterren aan de hemel en classificeerde ze op basis van hoe helder ze lijken — de helderste sterren waren ‘magnitude 1’, de volgende helderste waren ‘magnitude 2′, enz. tot’ magnitude 6′, de zwakste sterren die hij kon zien,” schreef Rothstein.
menselijke ogen zijn echter niet erg kritisch. Grote verschillen in helderheid lijken eigenlijk veel kleiner met behulp van deze schaal, Rothstein zei., Lichtgevoelige charged-coupled devices (CCD ‘s) binnen digitale camera’ s meten de hoeveelheid licht afkomstig van sterren en kunnen een nauwkeuriger definitie van helderheid geven.
met behulp van deze schaal definiëren astronomen nu het verschil van vijf magnituden als een helderheidsverhouding van 100. Vega werd gebruikt als referentiester voor de schaal. Aanvankelijk had het een magnitude van 0, maar nauwkeuriger instrumentatie veranderde dat naar 0.3.
schijnbare magnitude vs.absolute magnitude
wanneer de aarde als referentiepunt wordt genomen, wordt er echter geen rekening gehouden met de werkelijke verschillen in helderheid tussen sterren. De schijnbare helderheid, of schijnbare magnitude, hangt af van de locatie van de waarnemer., Verschillende waarnemers zullen met een andere meting komen, afhankelijk van hun locatie en afstand tot de ster. Sterren die dichter bij de aarde staan, maar zwakker zijn, kunnen helderder lijken dan veel helderder sterren die ver weg zijn.
“Het is de’ ware ‘helderheid — met de afhankelijkheid van afstand — die het meest interessant is voor ons als astronomen,” verklaarde een online cursus over astronomie van de Universiteit van Tennessee.,
” daarom is het nuttig om een conventie vast te stellen waarbij we twee sterren op dezelfde voet kunnen vergelijken, zonder variaties in helderheid als gevolg van verschillende afstanden die het probleem bemoeilijken.”
de oplossing was om een absolute magnitudeschaal te implementeren om een referentie tussen sterren te geven. Om dit te doen, berekenen astronomen de helderheid van sterren zoals ze zouden lijken als het 32,6 lichtjaar, of 10 parsecs van de aarde.
een andere maat voor de helderheid is de helderheid, die het vermogen van een ster is — de hoeveelheid energie (licht) die een ster uitzendt van zijn oppervlak., Het wordt meestal uitgedrukt in watt en gemeten in termen van de helderheid van de zon. De helderheid van de zon is bijvoorbeeld 400 biljoen biljoen Watt. Een van de sterren die het dichtst bij de Aarde staat, Alpha Centauri A, is ongeveer 1,3 keer zo lichtgevend als de zon.
om de helderheid van de absolute magnitude te berekenen, moet men uitrekenen dat een verschil van Vijf op de absolute magnitudeschaal gelijk is aan een factor 100 op de luminositeitsschaal — bijvoorbeeld, een ster met een absolute magnitude van 1 is 100 keer zo lichtgevend als een ster met een absolute magnitude van 6.,
beperkingen van de absolute magnitude
hoewel de absolute magnitudeschaal de beste poging van astronomen is om de helderheid van sterren te vergelijken, zijn er een paar belangrijke beperkingen die te maken hebben met de instrumenten die worden gebruikt om het te meten.
eerst moeten astronomen bepalen welke golflengte van licht ze gebruiken om de meting te doen. Sterren kunnen straling uitzenden in vormen variërend van hoog-energetische röntgenstraling tot laag-energetische infrarode straling. Afhankelijk van het type ster, kunnen ze helder zijn in sommige van deze golflengten en dimmer in andere.,
om dit aan te pakken, moeten wetenschappers aangeven welke golflengte ze gebruiken om de absolute magnitude metingen te doen.
een andere belangrijke beperking is de gevoeligheid van het instrument dat wordt gebruikt om de meting uit te voeren. In het algemeen, als computers hebben geavanceerde en telescoop spiegel technologie is verbeterd door de jaren heen, metingen die worden gemaakt in de afgelopen jaren hebben meer gewicht onder wetenschappers dan die lang geleden zijn gemaakt.
paradoxaal genoeg behoren de helderste sterren tot de minst bestudeerde sterrenkundigen, maar er is ten minste één recente poging om hun helderheid te catalogiseren., Een sterrenbeeld van satellieten genaamd BRITE (BRight Target Explorer) zal de variabiliteit van de helderheid tussen sterren te meten. Deelnemers aan het project met zes satellieten zijn Oostenrijk, Canada en Polen. De eerste twee satellieten met succes gelanceerd in 2013.
variabele sterren
hoewel veel sterren een consistente helderheid hebben, zijn er meer dan 100.000 bekende en gecatalogiseerde veranderlijke sterren. (Zelfs onze eigen zon is variabel, variërend zijn energie-output met ongeveer 0,1 procent, of een duizendste van zijn magnitude, tijdens zijn 11-jarige zonnecyclus., Veranderlijke sterren zijn ofwel intrinsiek (dat wil zeggen dat hun lichtkracht verandert als gevolg van functies zoals expansie, samentrekking, uitbarsting of pulsatie) of extrinsiek (dat wil zeggen dat een ster of planeet voor de ster passeert en het licht blokkeert), of dat de verandering te wijten is aan stellaire rotatie.)
sterren kunnen ook in de loop van de tijd veranderen in helderheid. De Poolster of Polaris, bijvoorbeeld, zou in de oudheid wel 4,6 keer helderder kunnen zijn geweest dan vandaag. Een studie uit 2014 merkte op dat de ster de afgelopen decennia dimde, maar toen drastisch weer helderder werd., Polaris maakt deel uit van de klasse van Cepheïde variabelen, dat zijn extreem lichtgevende sterren met korte pulsatieperiodes. De variaties in de helderheid stellen astronomen in staat om te berekenen hoe ver weg deze Cepheïden zijn, waardoor ze nuttige “meetstokken” zijn als de sterren zijn ingebed in sterrenstelsels of nevels.
andere typen intrinsieke veranderlijke sterren zijn cataclysmische variabelen (die helderder worden door uitbarstingen, zoals tijdens supernovae-explosies) of eruptische variabelen (waarvan de helderheid varieert tijdens uitbarstingen aan het oppervlak, of combinaties met interstellaire materie., Extrinsieke variabelen zijn eclipserende dubbelsterren en roterende sterren (zoals pulsars, de kernen van supernova waarvan de elektromagnetische straling alleen zichtbaar is wanneer de straal op de aarde is gericht.)