en blick på natthimlen ovanför jorden visar att vissa stjärnor är mycket ljusare än andra. Stjärnans ljusstyrka beror dock på dess sammansättning och hur långt det är från planeten.
astronomer definierar stjärnans ljusstyrka i form av skenbar magnitud — hur ljus stjärnan syns från jorden — och absolut magnitud — hur ljus stjärnan syns på ett standardavstånd på 32,6 ljusår eller 10 parsek. (Ett ljusår är avståndet ljus färdas på ett år – ca 6 biljoner miles, eller 10 biljoner kilometer.,) Astronomer mäter också ljusstyrka – den mängd energi (ljus) som en stjärna avger från dess yta.
mätning av stjärnans ljusstyrka är en gammal idé, men idag använder astronomer mer exakta verktyg för att få beräkningen.
från grekiska till moderna tider
För mer än 2000 år sedan var den grekiska astronomen Hipparchus den första som gjorde en katalog av stjärnor enligt deras ljusstyrka, enligt Dave Rothstein, som deltog i Cornell University ’s” Ask An Astronomer ” – webbplats 2003.,
”i grund och botten tittade han på stjärnorna på himlen och klassificerade dem med hur ljusa de verkar — de ljusaste stjärnorna var ”magnitud 1,” nästa ljusaste var ”magnitud 2,” etc., ner till ”magnitude 6″, som var de svagaste stjärnorna han kunde se, ” skrev Rothstein.
mänskliga ögon är dock inte särskilt kräsna. Stora skillnader i ljusstyrka verkar faktiskt mycket mindre med hjälp av denna skala, sa Rothstein., Ljuskänsliga laddade kopplade enheter (CCDs) inuti digitalkameror mäter mängden ljus som kommer från stjärnor och kan ge en mer exakt definition av ljusstyrka.
med hjälp av denna skala definierar astronomer nu fem magnituder’ skillnad som att ha ETT ljusförhållande på 100. Vega användes som referensstjärna för skalan. Ursprungligen hade den en storlek på 0, men mer exakt instrumentation ändrade det till 0,3.
skenbar magnitud vs absolut magnitud
När man tar jorden som referenspunkt misslyckas dock storleken med att ta hänsyn till de verkliga skillnaderna i ljusstyrka mellan stjärnor. Den skenbara ljusstyrkan eller skenbar magnitud beror på observatörens placering., Olika observatörer kommer att komma med en annan mätning, beroende på deras platser och avstånd från stjärnan. Stjärnor som är närmare jorden, men svagare, kan verka ljusare än mycket mer lysande som är långt borta.
”det är den” sanna ”ljusstyrkan — med distansberoende utläst — som är av mest intresse för oss som astronomer”, uppgav en online-kurs om astronomi från University of Tennessee.,
” därför är det lämpligt att upprätta en konvention där vi kan jämföra två stjärnor på samma fot, utan variationer i ljusstyrka på grund av olika avstånd som komplicerar problemet.”
lösningen var att implementera en absolut storleksskala för att ge en referens mellan stjärnor. För att göra detta beräknar astronomer stjärnornas ljusstyrka som de skulle se ut om det var 32,6 ljusår eller 10 parsek från jorden.
ett annat mått på ljusstyrka är ljusstyrka, vilket är kraften hos en stjärna — den mängd energi (ljus) som en stjärna avger från dess yta., Det uttrycks vanligtvis i watt och mäts i termer av solens ljusstyrka. Solens ljusstyrka är till exempel 400 biljoner biljoner Watt. En av de närmaste stjärnorna till jorden, Alpha Centauri A, är ungefär 1,3 gånger så lysande som solen.
för att räkna ut ljusstyrka från absolut magnitud måste man beräkna att en skillnad på fem på skalan med absolut magnitud motsvarar en faktor på 100 på luminositetsskalan — till exempel är en stjärna med en absolut magnitud på 1 100 gånger så lysande som en stjärna med en absolut magnitud på 6.,
begränsningar av absolut magnitud
medan skalan av absolut magnitud är astronomers bästa insats för att jämföra stjärnornas ljusstyrka finns det ett par huvudbegränsningar som har att göra med de instrument som används för att mäta den.
först måste astronomer definiera vilken våglängd av ljus de använder för att göra mätningen. Stjärnor kan avge strålning i former som sträcker sig från hög energi röntgenstrålar till låg energi infraröd strålning. Beroende på vilken typ av stjärna, kan de vara ljusa i några av dessa våglängder och dimmer i andra.,
för att ta itu med detta måste forskare ange vilken våglängd de använder för att göra de absoluta storleksmätningarna.
en annan viktig begränsning är känsligheten hos instrumentet som används för att göra mätningen. I allmänhet, som datorer har avancerade och teleskop spegel teknik har förbättrats under åren, mätningar som görs under de senaste åren har mer vikt bland forskare än de som görs för länge sedan.
paradoxalt nog är de ljusaste stjärnorna bland de minst studerade av astronomer, men det finns åtminstone en ny insats för att katalogisera deras ljusstyrka., En konstellation av satelliter som kallas BRITE (BRight Target Explorer) mäter ljusets variabilitet mellan stjärnor. Deltagarna i sexsatellitprojektet inkluderar Österrike, Kanada och Polen. De två första satelliterna lanserades framgångsrikt i 2013.
variabla stjärnor
medan många stjärnor har en konsekvent ljusstyrka finns det mer än 100 000 kända och katalogiserade variabla stjärnor. (Även vår egen sol är variabel, varierar sin energiproduktion med cirka 0,1 procent, eller en tusendel av dess storlek, under sin 11-åriga solcykel., Variabla stjärnor är antingen inneboende (vilket betyder att deras ljusstyrka förändras på grund av funktioner som expansion, sammandragning, utbrott eller pulsering) eller extrinsic (vilket innebär att en stjärna eller planet passerar framför stjärnan och blockerar ljuset, eller att förändringen beror på stjärnornas rotation.)
stjärnor kan också förändras i ljusstyrka över tiden. North Star eller Polaris, till exempel, kunde ha varit så mycket som 4,6 gånger ljusare i antiken än det var idag. En 2014-studie noterade att stjärnan dämpade de senaste decennierna, men sedan drastiskt ljusnade igen., Polaris är en del av klassen cepheidvariabler, som är extremt lysande stjärnor som har korta pulseringsperioder. Variationerna i ljusstyrkan gör det möjligt för astronomer att beräkna hur långt bort dessa cepheider är, vilket gör dem användbara ”mätpinnar” om stjärnorna är inbäddade i galaxer eller nebulosor.
andra typer av inneboende variabla stjärnor inkluderar kataklysiska variabler (som lyser på grund av utbrott, såsom under supernovae explosioner) eller utbrott variabler (vars ljusstyrka varierar under utbrott på ytan, eller kombinationer med interstellära Materia.,) Extrinsiska variabler inkluderar förmörkelser av binära stjärnor och roterande stjärnor (som Pulsar, kärnorna i supernova vars elektromagnetiska strålning endast är synlig när strålen riktas mot jorden.)