Jasność

Chociaż znacznie mniejszy od Słońca (kilkadziesiąt kilometrów w porównaniu z ponad milionem kilometrów średnicy), pulsar Krab jest setki tysięcy razy jaśniejszy od Słońca, oświetlając Mgławicę od wewnątrz. Krab , który mimo to mierzy ponad dziesięć światła lat . Kluczowe dane

Jednostki SI	wat (W)
Inne jednostki	Jasność słoneczna : $L _ {{\ odot}}$
Wymiar	M · L 2 · T -3 $\,$ $\,$
Natura	Rozległy rozmiar skalarny
Zwykły symbol	$L$
Link do innych rozmiarów	$L = 4 \ pi R ^ 2 \ sigma T ^ 4$

W astronomii , jasność jest całkowita ilość energii emitowanej w jednostce czasu ( przepływ energii ), przez Galaxy gwiazdy lub innej niebieskiej obiektu . W praktyce wyraża się to w luminancji słonecznej ( = 3,827 5 × 10 26 W ). Strumień światła , co w szczególności widoczne mierzy emisję światła, może być również wyrażone w skali logarytmicznej przy bezwzględnej wielkości . $L _ {{\ odot}}$

Kilka definicji i systemów jednostek

W astronomii reprezentuje całkowitą ilość energii wypromieniowanej (w polu elektromagnetyzmu ) w jednostce czasu przez gwiazdę . Dlatego reprezentuje rzeczywistą jasność gwiazdy, a nie jej pozorną jasność, która zależy od odległości. Ma wymiary potęgi i wyraża się w międzynarodowym układzie jednostek w watach . Jednak tradycja głosi, że często w astronomii wyraża się to w układzie cgs , to znaczy w ergach na sekundę, przy czym konwersja odbywa się według wzoru:

1 \; {{\ rm {erg}}} / {{\ rm {s}}} = 10 ^ {{- 7}} \; {{\ rm {W}}}

Jednak wyrażanie jasności w jednostkach SI lub cgs nie jest systematyczne. Jasność może więc być wyrażona w jednostkach jasności Słońca , aby uniknąć obsługi dużych liczb (typowa jasność gwiazdy jest rzędu jasności Słońca, tj. 4 × 10 26 W). Następnie zauważamy

L = AL _ {{\ odot}}

Byt jest stałą liczbową i symbolem jasności słońca. $L _ {{\ odot}}$

Gdy definicja jasności jest ograniczona do określonej domeny widma elektromagnetycznego, takiej jak domena widzialna lub podczerwień , jasność jest często wyrażana w postaci wielkości absolutnej , która jest wyrażeniem przeciwieństwa logarytmu stosunku jasności gwiazdy i jasność gwiazdy odniesienia. Ta ciekawa konwencja (gwiazda ma jasność tym większa, jak jej wielkość jest słaby) wynika z przyczyn historycznych, oraz z próbą przeprowadzenia nowoczesną formułę klasyfikacji dokonanej przez astronomów w starożytnej Grecji gwiazd w kategoriach " magnitude ”, przy czym mówi się, że najjaśniejsze gwiazdy mają pierwszą wielkość, a mniej jasne piątą.

Jasność gwiazdy

Istnieje związek między temperaturą powierzchni ( T ), promieniem ( R ) i jasnością ( L ) gwiazdy, co jest napisane

L = 4 \ pi R ^ 2 \ sigma T ^ 4

σ jest stałą Stefana-Boltzmanna . Jasność gwiazdy jest znana, gdy znana jest jej jasność widziana z Ziemi ( jasność pozorna ), a także odległość. Temperaturę można w zasadzie zmierzyć metodą spektroskopii . Zależność ta umożliwia zatem określenie promienia gwiazdy. Historycznie rzecz biorąc, ta zależność umożliwiła na przykład określenie promienia bardzo zwartych gwiazd (a zatem bardzo słabo świecących jak na ich temperaturę), takich jak białe karły . Metodę tę można również stosować w dziedzinie promieni rentgenowskich do określania promienia znacznie gorętszych i bardziej zwartych gwiazd, takich jak gwiazdy neutronowe , umożliwiając w ten sposób ograniczenie ich struktury poprzez ustanowienie ograniczeń dotyczących związku między ich masą a promieniem. , co w konsekwencji daje wskazówki dotyczące równania stanu tych obiektów.

Klasyfikacje gwiazdowe

W dziedzinie fizyki gwiazd często interesujące jest umieszczenie gwiazdy na diagramie, podając jej jasność jako funkcję jej temperatury. Położenie gwiazdy na takim wykresie, zwane diagramem Hertzsprunga-Russella, pozwala określić typ obserwowanej gwiazdy oraz etap jej ewolucji. Na przykład historycznie na podstawie tego diagramu białe karły zostały sklasyfikowane jako bardzo szczególna klasa gwiazd, znacznie mniej świecących niż zwykłe gwiazdy o tej samej temperaturze. Można zatem odróżnić od tego wykresu gwiazdy znane jako główny sekwencji (którego energia pochodzi z syntezy jądrowej z wodorem w hel ), jak i w oddziale czerwonych gigantów , które znajdują się w bardziej zaawansowanym stadium, gdy serce tworzy z atomem węgla lub inne cięższe pierwiastki z helu.

Inne rodzaje jasności

Niezależnie od jasności powierzchni gwiazdy w równowadze termicznej , określonej zależnością , można określić jasność dowolnego procesu fizycznego poprzez określenie ilości energii, którą promieniuje, i to w polu elektromagnetycznym lub poza nim. . W związku z tym w razie potrzeby warunki: $L = 4 \ pi R ^ 2 \ sigma T ^ 4$

Jasność neutrin , odpowiadająca energii wypromieniowywanej przez gwiazdę w postaci neutrin , również wytwarzanej podczas reakcji jądrowych w sercu gwiazd
Jasność akrecji , odpowiadająca emisji wynikającej ze zjawiska akrecji , czyli wychwytywania materii przez zwartą gwiazdę (biały karzeł, gwiazdę neutronową lub czarną dziurę )
Jasność Eddingtona odpowiadająca maksymalnej jasności akrecji, jaką może mieć jasność akrecji w stanie ustalonym
Jasność grawitacyjna , odpowiadająca mocy emitowanej w postaci fal grawitacyjnych przez dwie masywne gwiazdy na bliskiej orbicie
Spowolnienie jasności , odpowiadające energii elektromagnetycznej emitowanej przez pulsar z powodu jego szybkiego obrotu i intensywnego pola magnetycznego .

Zwykła jasność gwiazdy nie jest najbardziej energetycznym procesem w astrofizyce. Na przykład jasność pulsarów energii hamowania, takich jak PSR B0531 + 21 (pulsar Kraba), jest 200 000 razy większa niż jasność słońca . Jasność akrecyjna, emitowana głównie w dziedzinie promieniowania rentgenowskiego, z łatwością osiąga 10 31 W, czyli kilkadziesiąt tysięcy razy większą niż jasność Słońca. Jasność neutriny masywnej gwiazdy pod koniec jej życia jest znacznie wyższa niż jej jasność elektromagnetyczna, ponieważ reakcje jądrowe, które wytwarzają energię gwiazdy, wytwarzają znacznie więcej neutrin niż promieniowanie elektromagnetyczne. Na przykład podczas fazy spalania krzemu w gwieździe o masie 20 mas Słońca , jasność elektromagnetyczna szacowana jest na 4,4 × 10 31 W (około 100 000 jasności Słońca), podczas gdy jasność neutriny osiąga 3,3 × 10 38 W, prawie 10 milionów razy jasność elektromagnetyczna gwiazdy. Podczas implozji serca masywnej gwiazdy, inicjującej fazę supernowej , jasność neutriny osiąga 10 45 W. Wreszcie zdarzenia dające początek najbardziej gwałtownym wyzwoleniom energii we wszechświecie odpowiadają fuzji dwóch gwiazd neutronowych lub czerni otwory o tej samej masie, których jasność grawitacyjna zbliża się do jasności Plancka , tj. około 10 52 W.

Uwagi i odniesienia

zgodnie z tą definicją jasność nie jest już całkowitą ilością wypromieniowanej energii, a jedynie wypromieniowaną energią w danym przedziale częstotliwości lub długości fal

Zobacz też

Powiązane artykuły