Wat is helderheid en wat vertelt het ons?

Hoe helder is een ster? Een planeet? Een sterrenstelsel? Als astronomen die vragen willen beantwoorden, drukken ze de helderheid van deze objecten uit met de term "helderheid". Het beschrijft de helderheid van een object in de ruimte. Sterren en sterrenstelsels verspreiden verschillende vormen van licht. Wat soort van licht dat ze uitstralen of uitstralen, vertelt hoe energiek ze zijn. Als het object een planeet is, zendt het geen licht uit; het weerspiegelt het. Astronomen gebruiken echter ook de term "helderheid" om planetaire helderheid te bespreken.

Hoe groter de helderheid van een object, hoe helderder het lijkt. Een object kan zeer lichtgevend zijn in meerdere golflengten van licht, van zichtbaar licht, röntgenstralen, ultraviolet, infrarood, microgolf tot radio- en gammastraling, Het hangt vaak af van de intensiteit van het afgegeven licht, wat een functie is van hoe energetisch het object is.

De meeste mensen kunnen een heel algemeen beeld krijgen van de helderheid van een object door er gewoon naar te kijken. Als het er helder uitziet, heeft het een hogere helderheid dan wanneer het zwak is. Dat uiterlijk kan echter bedrieglijk zijn. Afstand heeft ook invloed op de schijnbare helderheid van een object. Een verre, maar zeer energetische ster kan ons dimmer lijken dan een lagere energie, maar dichterbij.

Astronomen bepalen de helderheid van een ster door te kijken naar de grootte en de effectieve temperatuur. De effectieve temperatuur wordt uitgedrukt in graden Kelvin, dus de zon is 5777 Kelvin. Een quasar (een ver, hyperenergetisch object in het centrum van een enorm sterrenstelsel) zou wel 10 biljoen graden Kelvin kunnen zijn. Elk van hun effectieve temperaturen resulteert in een andere helderheid voor het object. De quasar is echter erg ver weg en lijkt dus vaag.

De helderheid die ertoe doet als het gaat om te begrijpen wat een object aandrijft, van sterren tot quasars, is de intrinsieke helderheid. Dat is een maat voor de hoeveelheid energie die het elke seconde in alle richtingen uitstraalt, ongeacht waar het zich in het universum bevindt. Het is een manier om de processen in het object te begrijpen die het helder maken.

Een andere manier om de helderheid van een ster af te leiden, is door de schijnbare helderheid (hoe deze voor het oog verschijnt) te meten en die te vergelijken met de afstand. Sterren die verder weg zijn, lijken bijvoorbeeld zwakker dan die dichter bij ons. Een object kan er echter ook vaag uitzien omdat het licht wordt geabsorbeerd door gas en stof dat tussen ons in ligt. Om een ​​nauwkeurige meting van de helderheid van een hemellichaam te krijgen, gebruiken astronomen gespecialiseerde instrumenten, zoals een bolometer. In de astronomie worden ze voornamelijk gebruikt in radiogolflengten - in het bijzonder het submillimeterbereik. In de meeste gevallen zijn dit speciaal gekoelde instrumenten tot een graad boven het absolute nulpunt om hun meest gevoelige te zijn.

Een andere manier om de helderheid van een object te begrijpen en te meten, is door de grootte ervan. Het is handig om te weten of je naar de sterren kijkt, omdat het je helpt te begrijpen hoe waarnemers ten opzichte van elkaar naar de helderheid van sterren kunnen verwijzen. Het magnitude-getal houdt rekening met de helderheid en de afstand van een object. In wezen is een tweede-magnitude-object ongeveer twee en een half keer helderder dan een derde-magnitude één, en tweeënhalf keer dimmer dan een eerste-magnitude-object. Hoe lager het nummer, hoe helderder de magnitude. De zon is bijvoorbeeld magnitude -26,7. De ster Sirius is magnitude -1,46. Hij is 70 keer helderder dan de zon, maar hij ligt 8,6 lichtjaar van ons vandaan en wordt iets gedimd door de afstand. Het is belangrijk om te begrijpen dat een zeer helder object op grote afstand erg zwak kan lijken vanwege de afstand, terwijl een schemerig object dat veel dichterbij is, er helderder kan "uitzien".

Schijnbare grootte is de helderheid van een object zoals het in de lucht verschijnt terwijl we het observeren, ongeacht hoe ver het verwijderd is. De absolute omvang is echt een maat voor de intrinsiek helderheid van een object. Absolute magnitude geeft niet echt om afstand; de ster of het sterrenstelsel zal nog steeds die hoeveelheid energie uitstralen, ongeacht hoe ver de waarnemer verwijderd is. Dat maakt het nuttiger om te helpen begrijpen hoe helder en heet en groot een object werkelijk is.

In de meeste gevallen is helderheid bedoeld om te relateren hoeveel energie een object uitstraalt in alle vormen van licht die het uitstraalt (visueel, infrarood, röntgenstraling, enz.). Lichtsterkte is de term die we toepassen op alle golflengten, ongeacht waar ze op het elektromagnetische spectrum liggen. Astronomen bestuderen de verschillende golflengten van licht van hemellichamen door het binnenkomende licht te nemen en een spectrometer of spectroscoop te gebruiken om het licht in de samenstellende golflengten te "breken". Deze methode wordt "spectroscopie" genoemd en geeft een goed inzicht in de processen die objecten laten stralen.

Elk hemellichaam is helder in specifieke golflengten van licht; bijvoorbeeld, neutronensterren zijn meestal erg helder in de röntgenfoto en radio bands (hoewel niet altijd; sommige zijn het helderst gamma stralen). Deze objecten zouden hoge röntgen- en radiolichten hebben. Ze zijn vaak erg laag optisch helderheid.

Sterren stralen uit in zeer brede golflengtes, van zichtbaar tot infrarood en ultraviolet; sommige zeer energetische sterren zijn ook helder in radio- en röntgenstralen. De centrale zwarte gaten van sterrenstelsels liggen in gebieden die enorme hoeveelheden röntgenstralen, gammastralen en radiofrequenties afgeven, maar kunnen er bij zichtbaar licht vrij zwak uitzien. De verhitte wolken van gas en stof waar sterren worden geboren, kunnen erg helder zijn in het infrarood en zichtbaar licht. De pasgeborenen zelf zijn behoorlijk helder in het ultraviolette en zichtbare licht.

• De helderheid van een object wordt de helderheid genoemd.
• De helderheid van een object in de ruimte wordt vaak bepaald door een numeriek cijfer dat de magnitude wordt genoemd.
• Objecten kunnen "helder" zijn in meer dan één set golflengten. De zon is bijvoorbeeld helder in optisch (zichtbaar) licht, maar wordt soms ook beschouwd als helder in röntgenstralen, evenals in ultraviolet en infrarood.

• Cool Cosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• "Lichtsterkte | KOSMOS." Centrum voor astrofysica en supercomputing, astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. "Het Stellar Magnitude-systeem: helderheid meten." Sky & Telescope, 24 mei 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Bewerkt en herzien door Carolyn Collins Petersen