Kaj je svetilnost in kaj nam pove?

Kako svetla je zvezda? Planet? Galaksija? Ko želijo astronomi odgovoriti na ta vprašanja, izražajo svetlost teh predmetov z izrazom "svetilnost". Opisuje svetlost predmeta v vesolju. Zvezde in galaksije oddajajo različne oblike svetlobe. Kaj prijazna svetloba, ki jo oddajajo ali sevajo, pove, kako energični so. Če je objekt planet, ne oddaja svetlobe; to odseva. Vendar pa astronomi uporabljajo tudi izraz "svetilnost" za razpravo o planetarnih svetlosti.

Večja kot je večja svetilnost predmeta, svetlejši se zdi. Predmet je lahko zelo svetleč v več valovnih dolžinah svetlobe, od vidne svetlobe, rentgenskih žarkov, ultravijolične, infrardeče, mikrovalovne, do radio in gama žarki. Pogosto je odvisno od intenzitete oddajanja svetlobe, kar je odvisno od tega, kako energičen je objekt je.

Večina ljudi lahko dobi zelo splošno predstavo o svetilnosti predmeta, če ga pogledate. Če se zdi svetlo, ima večjo svetilnost, kot če je zatemnjena. Vendar je ta videz lahko varljiv. Oddaljenost vpliva tudi na navidezno svetlost predmeta. Oddaljena, a zelo energična zvezda se nam lahko zdi bolj zatemnjena kot nižja energija, a bližja.

Astronomi določijo svetilnost zvezde s pogledom na njeno velikost in njeno učinkovito temperaturo. Učinkovita temperatura je izražena v stopinjah Kelvina, zato je Sonce 5777 kelvinov. Kvazar (oddaljen, hiperenergičen objekt v središču ogromne galaksije) bi lahko bil kar 10 bilijonov stopinj Kelvina. Vsaka njihova efektivna temperatura ima za objekt drugačno svetlost. Kvazar je vendarle zelo oddaljen in tako se zdi, da je zatemnjen.

Svetilnost, ki je pomembna, ko gre za razumevanje, kaj poganja objekt, od zvezd do kvazarjev, je lastna svetilnost. To je merilo količine energije, ki jo v vsaki smeri oddaja v vsako smer, ne glede na to, kje leži v vesolju. To je način razumevanja procesov znotraj predmeta, ki pomagajo, da je svetel.

Drugi način sklepanja o svetilnosti zvezde je izmeriti njeno navidezno svetlost (kako se zdi očesu) in jo primerjati z razdaljo. Zvezdice, ki so bolj oddaljene, so na primer temnejše od tistih, ki so nam bližje. Predmet pa je lahko tudi nejasen, saj svetlobo vsrkava plin in prah, ki leži med nami. Da bi dobili natančno meritev svetilnosti nebesnega predmeta, astronomi uporabljajo specializirane instrumente, kot je bolometer. V astronomiji se uporabljajo predvsem v radijskih valovnih dolžinah - zlasti v podmilimetrskem območju. V večini primerov gre za posebej ohlajene instrumente do ene stopnje nad absolutno ničlo, da so njihovi najbolj občutljivi.

Drug način za razumevanje in merjenje svetlosti predmeta je njegova velikost. Koristno je vedeti, ali gledate z zvezdami, saj vam pomaga razumeti, kako se lahko opazovalci nanašajo na svetlost zvezd glede na drug drugega. Številčna veličina upošteva svetilnost predmeta in njegovo razdaljo. V bistvu je objekt druge magnitude približno dvakrat in pol svetlejši od tretjega in dva in pol krat zatemnjen od objekta prve stopnje. Nižja kot je številka, svetlejša je magnituda. Sonce je na primer z magnitudo -26,7. Zvezda Sirius je magnitude -1,46. Je 70-krat bolj svetleč od Sonca, vendar leži 8,6 svetlobnih let in je rahlo zatemnjen. Pomembno je razumeti, da se lahko zelo svetel predmet na veliki razdalji zaradi svoje razdalje zdi zelo zatemnjen, medtem ko lahko bolj zatemnjen predmet "izgleda" svetleje.

Navidezna veličina je svetlost predmeta, kot se na nebu pojavlja, ko ga opazujemo, ne glede na to, kako daleč je. Absolutna velikost je res merilo vrojeno svetlost predmeta. Popolna velikost v resnici ne skrbi za razdaljo; zvezda ali galaksija bo še vedno oddajala to količino energije, ne glede na to, koliko daleč je opazovalec. Zato je bolj koristno pomagati razumeti, kako svetel in vroč in velik je resnično nek predmet.

V večini primerov je svetilnost namenjena izražanju, koliko energije oddaja predmet v vseh oblikah svetlobe, ki jo seva (vizualni, infrardeči, rentgenski, itd.). Svetilnost je izraz, ki ga uporabljamo za vse valovne dolžine, ne glede na to, kje ležijo na elektromagnetnem spektru. Astronomi preučujejo različne valovne dolžine svetlobe nebesnih objektov tako, da odvzamejo dohodno svetlobo in s pomočjo spektrometra ali spektroskopa "razbijejo" svetlobo na njene sestavne valovne dolžine. Ta metoda se imenuje "spektroskopija" in daje odličen vpogled v procese, zaradi katerih predmeti svetijo.

Vsak nebesni objekt je svetel v določenih valovnih dolžinah svetlobe; na primer nevtronske zvezde so običajno zelo svetli v rentgen in radio pasovi (čeprav ne vedno; nekateri so najsvetlejši v gama žarki). Ti predmeti naj bi imeli visoko rentgensko in radijsko svetilnost. Pogosto jih je zelo malo optični svetilnosti.

Zvezde sevajo v zelo širokih sklopih valovnih dolžin, od vidnega do infrardečega in ultravijoličnega; nekatere zelo energične zvezde so svetle tudi v radiu in rentgenskih žarkih. Osrednje črne luknje v galaksijah so v regijah, ki oddajajo ogromno x-žarkov, gama-žarkov in radijskih frekvenc, vendar lahko pri vidni svetlobi izgledajo precej slabo. Segreti oblaki plina in prahu, kjer se rodijo zvezde, so lahko zelo svetli v infrardeči in vidni svetlobi. Sami novorojenčki so v ultravijolični in vidni svetlobi precej svetli.

• Svetlost predmeta se imenuje njegova svetilnost.
• Svetlost predmeta v vesolju pogosto definira številčna številka, imenovana njegova velikost.
• Predmeti so lahko "svetle" v več sklopih valovnih dolžin. Sonce je na primer svetlo v optični (vidni) svetlobi, vendar se včasih šteje tudi za svetlobo na rentgenskih žarkih, pa tudi za ultravijolično in infrardečo svetlobo.

• Cool Kozmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• „Svetilnost | COSMOS. " Center za astrofiziko in superračunalništvo, astronomija.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. "Zvezdni magnitudni sistem: merjenje svetlosti." Nebo in teleskop, 24. maja 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Uredil in revidiral Carolyn Collins Petersen