Hvad er lysstyrke, og hvad fortæller det os?

Hvor lys er en stjerne? En planet? En galakse? Når astronomer ønsker at besvare disse spørgsmål, udtrykker de lysstyrken af ​​disse objekter ved hjælp af udtrykket "lysstyrke". Det beskriver lysstyrken af ​​et objekt i rummet. Stjerner og galakser afgiver forskellige former for lys. Hvad venlig af lys, de udsender eller udstråler, fortæller, hvor energiske de er. Hvis objektet er en planet, udsender det ikke lys; det afspejler det. Astronomer bruger imidlertid også udtrykket "lysstyrke" til at diskutere planetariske lysstyrker.

Jo større jo større lysstyrke et objekt er, jo lysere ser det ud. Et objekt kan være meget lysende i flere bølgelængder af lys, fra synligt lys, røntgenstråler, ultraviolet, infrarød, mikrobølgeovn, til radio- og gammastråler, det afhænger ofte af intensiteten af ​​det lys, der afgives, hvilket er en funktion af, hvor energisk objektet er er.

De fleste mennesker kan få en meget generel idé om et objekts lysstyrke ved blot at se på det. Hvis det ser lyst ud, har det en højere lysstyrke, end hvis det er svagt. Imidlertid kan dette udseende være vildledende. Afstand påvirker også et objekts tilsyneladende lysstyrke. En fjern, men meget energisk stjerne kan forekomme svagere for os end en lavere energi, men nærmere.

Astronomer bestemmer en stjerners lysstyrke ved at se på dens størrelse og dens effektive temperatur. Den effektive temperatur udtrykkes i grader Kelvin, så solen er 5777 kelvin. En kvasar (et fjernt, hyperenergisk objekt i midten af ​​en massiv galakse) kunne være så meget som 10 billioner grader Kelvin. Hver af deres effektive temperaturer resulterer i en anden lysstyrke for objektet. Kvasaren er imidlertid meget langt væk, og ser derfor svag ud.

Lysstyrken, der betyder noget, når det kommer til at forstå, hvad der driver et objekt, fra stjerner til kvasarer, er den iboende lysstyrke. Det er et mål for den mængde energi, den faktisk udsender i alle retninger hvert sekund, uanset hvor den ligger i universet. Det er en måde at forstå processerne inde i objektet, der hjælper med at gøre det lyst.

En anden måde at udlede en stjerners lysstyrke er at måle dens tilsyneladende lysstyrke (hvordan den ser ud for øjet) og sammenligne det med dens afstand. Stjerner, der er længere væk, forekommer svagere end for eksempel tættere på os. Imidlertid kan et objekt også være svagt udseende, fordi lyset absorberes af gas og støv, der ligger mellem os. For at få et nøjagtigt mål for et himmelobjektets lysstyrke bruger astronomer specialiserede instrumenter, såsom et bolometer. I astronomi bruges de hovedsageligt i radiobølgelængder - især submillimeterområdet. I de fleste tilfælde er dette specielt afkølede instrumenter i en grad over absolut nul for at være deres mest følsomme.

En anden måde at forstå og måle et objekts lysstyrke på er gennem dens størrelse. Det er en nyttig ting at vide, om du stirrer, da det hjælper dig med at forstå, hvordan observatører kan henvise til stjernernes lysstyrke i forhold til hinanden. Størrelsestallet tager højde for et objekts lysstyrke og dets afstand. I det væsentlige er et objekt med anden størrelse ca. to og en halv gang lysere end et tredje af størrelsesordenen og to og en halv gang lysere end et objekt i første størrelse. Jo lavere tal, jo lysere er størrelsen. Solen er for eksempel størrelse -26,7. Stjernen Sirius har en styrke på -1,46. Den er 70 gange mere lysende end Solen, men den ligger 8,6 lysår væk og er let dæmpet af afstand. Det er vigtigt at forstå, at et meget lyst objekt i stor afstand kan forekomme meget svagt på grund af dets afstand, mens et svagt objekt, der er meget tættere, kan "se" lysere ud.

Tilsyneladende størrelse er et objekts lysstyrke, som det ser ud på himlen, når vi observerer det, uanset hvor langt det er. Den absolutte størrelse er virkelig et mål for iboende et objekts lysstyrke. Den absolutte størrelsesorden "bekymrer sig ikke" om afstand; stjernen eller galaksen vil stadig udsende den mængde energi, uanset hvor langt væk observatøren er. Det gør det mere nyttigt at hjælpe med at forstå, hvor lyst og varmt og stort objekt virkelig er.

I de fleste tilfælde menes lysstyrke at fortælle, hvor meget energi der udsendes af et objekt i alle de lysformer, det udstråler (visuelt, infrarødt, røntgenbillede osv.). Lysstyrke er det udtryk, vi anvender til alle bølgelængder, uanset hvor de ligger på det elektromagnetiske spektrum. Astronomer studerer de forskellige bølgelængder af lys fra himmelobjekter ved at tage det indkommende lys og bruge et spektrometer eller spektroskop for at "bryde" lyset i dets komponentbølgelængder. Denne metode kaldes "spektroskopi", og den giver stor indsigt i de processer, der får objekter til at skinne.

Hvert himmelobjekt er lyst i specifikke bølgelængder af lys; for eksempel, neutronstjerner er typisk meget lyse i røntgenbillede og radio bånd (dog ikke altid; nogle er lysest i gammastråler). Det siges, at disse objekter har høje røntgen- og radiolysstyrke. De har ofte meget lave optisk lysstyrker.

Stjerner stråler i meget brede sæt bølgelængder, fra det synlige til infrarødt og ultraviolet; nogle meget energiske stjerner er også lyse i radio og røntgenstråler. De centrale sorte huller i galakser ligger i regioner, der afgiver enorme mængder røntgenstråler, gammastråler og radiofrekvenser, men kan se temmelig svage ud i synligt lys. De opvarmede skyer af gas og støv, hvor stjerner fødes, kan være meget lyse i det infrarøde og synlige lys. De nyfødte er selv ganske lyse i det ultraviolette og synlige lys.

• Et objekts lysstyrke kaldes dets lysstyrke.
• Lysstyrken på et objekt i rummet defineres ofte af en numerisk figur kaldet dens størrelse.
• Objekter kan være "lyse" i mere end et sæt bølgelængder. F.eks. Er solen lys i optisk (synligt) lys, men betragtes også som lys i røntgenstråler til tider såvel som ultraviolet og infrarødt.

• Coolt kosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• “Lysstyrke | COSMOS.” Center for Astrofysik og Supercomputing, astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. "Det stjernemæssige magnitude-system: måling af lysstyrke." Sky & Telescope, 24. maj 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Redigeret og revideret af Carolyn Collins Petersen