Jasność gwiazd

Jasność w astronomii to wielkość opisująca natężenie oświetlenia promieniowaniem gwiazd lub innych obiektów astronomicznych. Jest to ilość energii promieniowania świetlnego (światła) docierającej od danego obiektu astronomicznego, padającej w ciągu jednostki czasu prostopadle do kierunku promieniowania.

Jasność gwiazd wyraża się zwykle w logarytmicznej skali wielkości gwiazdowych. Wielkości gwiazdowe jako pierwszy wprowadził Ptolemeusz, uznawał on podział na 6 wielkości. W roku 1830 pracę Ptolemeusza zaczął kontynuować Herschel. Wypowiedział on pogląd, że różnicom w wielkościach gwiazdowych odpowiadają określone stosunki natężeń całkowitego blasku. Oceniał on przy tym, że gwiazda 1 wielkości daje około 100 razy więcej światła niż gwiazda 6 wielkości. Zasadę tą przyjął angielski astronom Pogson w swojej skali fotometrycznej, zgodnie z którą różnicy o 5 wielkości gwiazdowych odpowiada dokładnie stosunek natężeń równy 100.

Im/Im+5 = 100 lub log Im – log Im+5 =2

Gdzie Im i Im+5 oznaczają natężenie blasku odpowiadające wielkościom m i m+5. Z ostatniego wzoru wynika, że różnicy jednej wielkości odpowiada zależność:

log Im – log Im+1 = 2:5 = 0,4

Liczba 0,4 jest logarytmem liczby 2,512, czyli różnicy w wielkościach gwiazdowych o 1 wielkość odpowiada stosunek natężeń 2,512. Te rozważania wynikają z założenia że logarytm stosunku natężeń jest proporcjonalny do różnicy w wielkościach gwiazdowych. Proporcjonalność ta wyraża się wzorem:

log Im/In = 0,4 (n-m)

lub inaczej

n-m =2,5 log Im/In

Wzory te są różnymi postaciami prawa Pogsona i w każdej z tych postaci znajduje zastosowanie. Liczby m i n mogą przybierać wartości całkowite i ułamkowe, zarówno dodatnie jak i ujemne. Wielkości gwiazdowe oznaczamy literą m. Punkt zerowy skali wielkości gwiazdowych został tak wybrany, aby zgodnie z regułą Ptolemeusza najsłabsze gwiazdy widoczne gołym okiem miały wielkość 6m . Przy takiej umowie blask najjaśniejszej gwiazdy Syriusza oznaczamy jako 1m,4 Księżyc w pełni ma blask ogólny –12m,7, a widomy blask Słońca wynosi 26m,8. Najsłabsze gwiazdy, jakie dadzą się zaobserwować, największymi teleskopami ,mają widomy blask +24m, rozpiętość więc blasku widomego od Słońca do najsłabszych gwiazd wynosi 50 wielkości. Zgodnie z prawem Pogsona odpowiada to stosunkowi natężeń 1020:1

Gwiazda Pistolet

Gwiazda Pistolet, leżąca w centrum mgławicy Pistolet (zdjęcie z kosmicznego teleskopu Hubble'a). Gwiazda ta emituje 10 mln razy więcej światła niż Słońce i jest 100 razy od niego cięższa. Jest to najjaśniejsza, jak do tej pory znana gwiazda. Autor: NASA

Istnieją pojęcia jasności obserwowanej i jasności absolutnej. Dla jasności obserwowanej rozróżnia się: jasność wizualną, jasność fotograficzną, jasność fotometryczną: monochromatyczną (niebieską, czerwoną, podczerwoną itd. - dla danej części widma) oraz jasność bolometryczną - dla całego widma mierzona spoza atmosfery Ziemi.

Rozróżnienie wynika z różnej czułości danego układu detekcyjnego (oka, fotometru, kliszy fotograficznej itd.) na natężenie oświetlenia światłem o różnych długościach fali. Jasność wyraża się w skali wielkości gwiazdowych m (fotometryczna skala wielkości gwiazdowych), rodzaj jasności obserwowanej oznacza się przy symbolu wielkości gwiazdowej (np. mobs).

Jasność obserwowana obiektu astronomicznego (np. gwiazdy; pot. blask gwiazdy) zależy od przedziału widmowego, na który czuły jest odbiornik promieniowania; dlatego wprowadza się pojęcia jasności w określonych barwach (w celu obserwacji jasności w danej barwie stosuje się w fotometrach odpowiednie filtry). Jasnością bolometryczną nazywa się natężenie oświetlenia we wszystkich długościach fali promieniowania danego obiektu, mierzone spoza atmosfery Ziemi, a jasnością wizualną — natężenie w zakresie czułości oka ludzkiego. W celu określenia mocy promieniowania obiektu astronomicznego wprowadza się pojęcie jasności absolutnej, tj. jasności, jaką miałby obiekt, gdyby był obserwowany z odległości 10 pc w pustej przestrzeni; jasność absolutna jest wyrażona w wielkościach gwiazdowych i oznaczana literą M; może być bolometryczna lub w określonej barwie. Najjaśniejszym obiektem nieba jest Słońce m = –26,m7 (M = 4,m8), spośród gwiazd najjaśniejszy jest Syriusz m = –1,m43. Jasności absolutne nadolbrzymów wynoszą ok. –7,m0, galaktyk normalnych zawierają się w granicach od ok. –16m do –20m, najjaśniejszych obecnie znanych obiektów Wszechświata, kwazarów — ok. –25m.

 

Odsłony: 8141