Ο χαρακτηρισμός των ουράνιων σωμάτων μπορεί να είναι πολύ μπερδεμένος. Μόνο τα αστέρια έχουν φαινομενικό, απόλυτο μέγεθος, φωτεινότητα και άλλες παραμέτρους. Θα προσπαθήσουμε να αντιμετωπίσουμε το τελευταίο. Ποια είναι η φωτεινότητα των αστεριών; Έχει να κάνει με την ορατότητά τους στον νυχτερινό ουρανό; Ποια είναι η φωτεινότητα του Ήλιου;
Φύση των αστεριών
Τα αστέρια είναι πολύ ογκώδη κοσμικά σώματα που εκπέμπουν φως. Σχηματίζονται από αέρια και σκόνη, ως αποτέλεσμα βαρυτικής συμπίεσης. Μέσα στα αστέρια υπάρχει ένας πυκνός πυρήνας στον οποίο λαμβάνουν χώρα πυρηνικές αντιδράσεις. Κάνουν τα αστέρια να λάμπουν. Τα κύρια χαρακτηριστικά των φωτιστικών είναι το φάσμα, το μέγεθος, η λάμψη, η φωτεινότητα, η εσωτερική δομή. Όλες αυτές οι παράμετροι εξαρτώνται από τη μάζα ενός συγκεκριμένου αστεριού και τη χημική του σύνθεση.
Οι κύριοι «κατασκευαστές» αυτών των ουράνιων σωμάτων είναι το ήλιο και το υδρογόνο. Σε μικρότερη ποσότητα σε σχέση με αυτά, μπορεί να περιέχονται άνθρακας, οξυγόνο και μέταλλα (μαγγάνιο, πυρίτιο, σίδηρος). Τα νεαρά αστέρια έχουν τη μεγαλύτερη ποσότητα υδρογόνου και ηλίου, με τον καιρό οι αναλογίες τους μειώνονται, δίνοντας τη θέση τους σε άλλα στοιχεία.
Ουάουστις εσωτερικές περιοχές του αστεριού, το περιβάλλον είναι πολύ «καυτό». Η θερμοκρασία σε αυτά φτάνει πολλά εκατομμύρια Κέλβιν. Υπάρχουν συνεχείς αντιδράσεις κατά τις οποίες το υδρογόνο μετατρέπεται σε ήλιο. Στην επιφάνεια, η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλότερη και φτάνει μόνο μερικές χιλιάδες Kelvin.
Ποια είναι η φωτεινότητα των αστεριών;
Οι αντιδράσεις σύντηξης μέσα στα αστέρια συνοδεύονται από εκλύσεις ενέργειας. Φωτεινότητα ονομάζεται επίσης μια φυσική ποσότητα που αντανακλά ακριβώς πόση ενέργεια παράγει ένα ουράνιο σώμα σε ένα ορισμένο χρόνο.
Συχνά συγχέεται με άλλες παραμέτρους, όπως η φωτεινότητα των αστεριών στον νυχτερινό ουρανό. Ωστόσο, η φωτεινότητα ή η φαινομενική τιμή είναι ένα κατά προσέγγιση χαρακτηριστικό που δεν μετριέται με κανέναν τρόπο. Σχετίζεται σε μεγάλο βαθμό με την απόσταση του φωτιστικού από τη Γη και περιγράφει μόνο πόσο καλά είναι ορατό το αστέρι στον ουρανό. Όσο μικρότερος είναι ο αριθμός αυτής της τιμής, τόσο μεγαλύτερη είναι η φαινομενική φωτεινότητά της.
Σε αντίθεση με αυτό, η φωτεινότητα των αστεριών είναι μια αντικειμενική παράμετρος. Δεν εξαρτάται από το πού βρίσκεται ο παρατηρητής. Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό ενός αστεριού που καθορίζει την ενεργειακή του ισχύ. Μπορεί να αλλάξει σε διαφορετικές περιόδους της εξέλιξης ενός ουράνιου σώματος.
Κατά προσέγγιση της φωτεινότητας, αλλά όχι πανομοιότυπη, είναι το απόλυτο μέγεθος. Δηλώνει τη φωτεινότητα του άστρου, ορατό σε έναν παρατηρητή σε απόσταση 10 parsecs ή 32,62 έτη φωτός. Χρησιμοποιείται συνήθως για τον υπολογισμό της φωτεινότητας των αστεριών.
Προσδιορισμός φωτεινότητας
Η ποσότητα ενέργειας που εκπέμπει ένα ουράνιο σώμα προσδιορίζεται σε watt (W), joules ανά δευτερόλεπτο(J/s) ή σε ergs ανά δευτερόλεπτο (erg/s). Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να βρείτε την απαιτούμενη παράμετρο.
Μπορεί εύκολα να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο L=0, 4(Ma -M) εάν γνωρίζετε την απόλυτη τιμή του επιθυμητού αστεριού. Έτσι, το λατινικό γράμμα L σημαίνει φωτεινότητα, το γράμμα M είναι το απόλυτο μέγεθος και το Ma είναι το απόλυτο μέγεθος του Ήλιου (4,83 Ma).
Ένας άλλος τρόπος περιλαμβάνει περισσότερες γνώσεις για το φωτιστικό. Αν γνωρίζουμε την ακτίνα (R) και τη θερμοκρασία (Tef) της επιφάνειάς του, τότε η φωτεινότητα μπορεί να προσδιοριστεί με τον τύπο L=4pR 2sT4ef. Το λατινικό s σε αυτή την περίπτωση σημαίνει μια σταθερή φυσική ποσότητα - η σταθερά Stefan-Boltzmann.
Η φωτεινότητα του Ήλιου μας είναι 3,839 x 1026 Watts. Για απλότητα και σαφήνεια, οι επιστήμονες συνήθως συγκρίνουν τη φωτεινότητα ενός κοσμικού σώματος με αυτήν την τιμή. Άρα, υπάρχουν αντικείμενα χιλιάδες ή εκατομμύρια φορές πιο αδύναμα ή πιο ισχυρά από τον Ήλιο.
Τάξεις φωτεινότητας αστεριών
Για να συγκρίνουν τα αστέρια μεταξύ τους, οι αστροφυσικοί χρησιμοποιούν διαφορετικές ταξινομήσεις. Χωρίζονται ανάλογα με τα φάσματα, τα μεγέθη, τις θερμοκρασίες κ.λπ. Αλλά τις περισσότερες φορές, για μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα, χρησιμοποιούνται πολλά χαρακτηριστικά ταυτόχρονα.
Υπάρχει μια κεντρική ταξινόμηση του Χάρβαρντ με βάση τα φάσματα που εκπέμπονται από τα φωτιστικά σώματα. Χρησιμοποιεί λατινικά γράμματα, καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο χρώμα ακτινοβολίας (Ο-μπλε, Β - λευκό-μπλε, Α - λευκό, κ.λπ.).
Τα αστέρια του ίδιου φάσματος μπορεί να έχουν διαφορετικάφωτεινότητα. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει την ταξινόμηση Yerk, η οποία λαμβάνει επίσης υπόψη αυτή την παράμετρο. Τα χωρίζει με τη φωτεινότητα, με βάση το απόλυτο μέγεθός τους. Ταυτόχρονα, σε κάθε τύπο αστεριού εκχωρούνται όχι μόνο τα γράμματα του φάσματος, αλλά και οι αριθμοί που είναι υπεύθυνοι για τη φωτεινότητα. Έτσι, εκχωρήστε:
- υπεργίγαντες (0);
- λαμπερότεροι υπεργίγαντες (Ia+);
- φωτεινοί υπεργίγαντες (Ia);
- κανονικοί υπεργίγαντες (Ib);
- φωτεινοί γίγαντες (II);
- κανονικοί γίγαντες (III);
- υπογίγαντες (IV);
- νάνοι της κύριας ακολουθίας (V);
- subdwarfs (VI);
- λευκοί νάνοι (VII);
Όσο μεγαλύτερη είναι η φωτεινότητα, τόσο μικρότερη είναι η τιμή της απόλυτης τιμής. Για γίγαντες και υπεργίγαντες, υποδεικνύεται με το σύμβολο μείον.
Η σχέση μεταξύ της απόλυτης τιμής, της θερμοκρασίας, του φάσματος, της φωτεινότητας των άστρων φαίνεται από το διάγραμμα Hertzsprung-Russell. Υιοθετήθηκε το 1910. Το διάγραμμα συνδυάζει τις ταξινομήσεις του Χάρβαρντ και του Γιορκ και σας επιτρέπει να εξετάσετε και να ταξινομήσετε τα φωτιστικά σώματα πιο ολιστικά.
Διαφορά στη φωτεινότητα
Οι παράμετροι των αστεριών συνδέονται στενά μεταξύ τους. Η φωτεινότητα επηρεάζεται από τη θερμοκρασία του αστεριού και τη μάζα του. Και εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη χημική σύνθεση του αστεριού. Η μάζα ενός αστεριού γίνεται μεγαλύτερη, τόσο λιγότερο βαριά στοιχεία περιέχει (βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο).
Οι υπεργίγαντες και οι διάφοροι υπεργίγαντες έχουν τις μεγαλύτερες μάζες. Είναι τα πιο ισχυρά και φωτεινότερα αστέρια στο σύμπαν, αλλά ταυτόχρονα είναι και τα πιο σπάνια. Οι νάνοι, αντίθετα, έχουν μικρή μάζα καιφωτεινότητα, αλλά αποτελούν περίπου το 90% όλων των αστεριών.
Το πιο ογκώδες αστέρι που είναι γνωστό αυτή τη στιγμή είναι ο μπλε υπεργίγαντας R136a1. Η φωτεινότητά του ξεπερνά την ηλιακή κατά 8,7 εκατομμύρια φορές. Ένα μεταβλητό αστέρι στον αστερισμό του Κύκνου (P Cygnus) ξεπερνά σε φωτεινότητα τον Ήλιο κατά 630.000 φορές και ο S Doradus υπερβαίνει αυτήν την παράμετρο κατά 500.000 φορές. Ένα από τα μικρότερα γνωστά αστέρια, το 2MASS J0523-1403 έχει φωτεινότητα 0,00126 του Ήλιου.
