Was ist Leuchtkraft?

Wie hell ist ein Stern? Ein Planet? Eine Galaxie? Wenn Astronomen diese Fragen beantworten wollen, drücken sie die Helligkeit dieser Objekte mit dem Begriff "Leuchtkraft" aus. Es beschreibt die Helligkeit eines Objekts im Raum. Sterne und Galaxien geben verschiedene Lichtformen ab. Was nett Von Licht, das sie aussenden oder ausstrahlen, wird deutlich, wie energiegeladen sie sind. Wenn das Objekt ein Planet ist, strahlt es kein Licht aus. es spiegelt es wider. Astronomen verwenden jedoch auch den Begriff "Leuchtkraft", um die Helligkeit von Planeten zu diskutieren.

Je größer die Helligkeit eines Objekts ist, desto heller erscheint es. Ein Objekt kann in mehreren Wellenlängen des Lichts sehr hell sein, von sichtbarem Licht, Röntgenstrahlung, Ultraviolettstrahlung, Infrarotstrahlung, Mikrowellenstrahlung bis hin zu Radio- und Gammastrahlung. Dies hängt häufig von der Intensität des ausgestrahlten Lichts ab, die eine Funktion von ist wie energisch das Objekt ist.

Jedes Objekt in diesem Sternhaufen, einschließlich der Gas- und Staubwolken, hat eine Helligkeit, die als seine Leuchtkraft bezeichnet werden kann. Der Sternhaufen Pismis 24 enthält auch den Stern Pismis 24-1b. ESO / IDA / Dänisch 1.5 / R. Gendler, U.G. Jørgensen, J. Skottfelt, K. Harpsøe

Stellare Leuchtkraft

Die meisten Menschen können sich einen Überblick über die Leuchtkraft eines Objekts verschaffen, indem sie es betrachten. Wenn es hell erscheint, hat es eine höhere Leuchtkraft als wenn es dunkel ist. Dieses Erscheinungsbild kann jedoch täuschen. Die Entfernung wirkt sich auch auf die scheinbare Helligkeit eines Objekts aus. Ein ferner, aber sehr energiegeladener Stern kann uns schwächer erscheinen als ein energiearmer, aber näherer.

Ein Blick auf den Stern Canopus von der Internationalen Raumstation aus. Es hat eine Leuchtkraft, die 15.000 Mal so hoch ist wie die der Sonne. Es liegt 309 Lichtjahre von uns entfernt. NASA

Astronomen bestimmen die Leuchtkraft eines Sterns anhand seiner Größe und seiner effektiven Temperatur. Die effektive Temperatur wird in Kelvin ausgedrückt, die Sonne hat also 5777 Kelvin. Ein Quasar (ein entferntes, hyperenergetisches Objekt im Zentrum einer riesigen Galaxie) kann bis zu 10 Billionen Grad Kelvin betragen. Jede ihrer effektiven Temperaturen führt zu einer unterschiedlichen Helligkeit für das Objekt. Der Quasar ist jedoch sehr weit entfernt und erscheint daher dunkel. 

Die Leuchtkraft, die wichtig ist, um zu verstehen, was ein Objekt antreibt, von Sternen bis zu Quasaren, ist die intrinsische Leuchtkraft. Das ist ein Maß für die Energiemenge, die sie tatsächlich jede Sekunde in alle Richtungen abgibt, unabhängig davon, wo sie sich im Universum befindet. Auf diese Weise können Sie die Prozesse innerhalb des Objekts verstehen, die dazu beitragen, dass es hell wird.

Eine andere Möglichkeit, die Leuchtkraft eines Sterns zu bestimmen, besteht darin, seine scheinbare Helligkeit (wie er für das Auge erscheint) zu messen und diese mit seiner Entfernung zu vergleichen. Weiter entfernte Sterne erscheinen zum Beispiel dunkler als solche, die uns näher sind. Ein Objekt kann jedoch auch trübe aussehen, da das Licht von Gas und Staub absorbiert wird, die zwischen uns liegen. Um ein genaues Maß für die Leuchtkraft eines Himmelsobjekts zu erhalten, verwenden Astronomen spezielle Instrumente, z. B. ein Bolometer. In der Astronomie werden sie hauptsächlich in Radiowellenlängen verwendet - insbesondere im Submillimeterbereich. In den meisten Fällen handelt es sich um speziell gekühlte Instrumente, deren Empfindlichkeit um einen Grad über dem absoluten Nullpunkt liegt.

Leuchtkraft und Größe

Eine andere Möglichkeit, die Helligkeit eines Objekts zu verstehen und zu messen, besteht in seiner Größe. Es ist nützlich zu wissen, ob Sie Sterne beobachten, da Sie so besser verstehen, wie Beobachter die Helligkeit von Sternen in Bezug aufeinander angeben können. Die Betragszahl berücksichtigt die Leuchtkraft und die Entfernung eines Objekts. Im Wesentlichen ist ein Objekt der zweiten Größe ungefähr zweieinhalb Mal heller als ein Objekt der dritten Größe und zweieinhalb Mal schwächer als ein Objekt der ersten Größe. Je niedriger die Zahl, desto heller die Stärke. Die Sonne zum Beispiel hat eine Magnitude von -26,7. Der Stern Sirius ist Magnitude -1.46. Es ist 70-mal leuchtender als die Sonne, liegt aber 8,6 Lichtjahre entfernt und ist durch die Entfernung leicht verdunkelt. Es ist wichtig zu verstehen, dass ein sehr helles Objekt in großer Entfernung aufgrund seiner Entfernung sehr dunkel erscheinen kann, wohingegen ein dunkles Objekt, das viel näher ist, heller "aussehen" kann.

Alle Objekte im Universum haben eine Helligkeit, die durch eine Zahl definiert wird, die als "Größe" bezeichnet wird. Jeder dieser Sterne hat eine unterschiedliche Größe. Europäische Südsternwarte

Scheinbare Größe ist die Helligkeit eines Objekts, wie es am Himmel erscheint, während wir es beobachten, unabhängig davon, wie weit es entfernt ist. Die absolute Größe ist wirklich ein Maß für die intrinsisch Helligkeit eines Objekts. Die absolute Größe "kümmert" sich nicht wirklich um die Entfernung; Der Stern oder die Galaxie strahlt immer noch diese Energiemenge aus, egal wie weit der Beobachter entfernt ist. Das macht es nützlicher zu verstehen, wie hell und heiß und groß ein Objekt wirklich ist. 

Spektrale Leuchtkraft

Unter Leuchtkraft wird in den meisten Fällen verstanden, wie viel Energie ein Objekt in allen von ihm ausgestrahlten Lichtformen (visuell, infrarot, röntgenstrahl usw.) abgibt. Unter Leuchtkraft verstehen wir alle Wellenlängen, unabhängig davon, wo sie im elektromagnetischen Spektrum liegen. Astronomen untersuchen die verschiedenen Wellenlängen des Lichts von Himmelsobjekten, indem sie das einfallende Licht aufnehmen und mit einem Spektrometer oder Spektroskop das Licht in seine Wellenlängenkomponenten "aufteilen". Diese Methode heißt "Spektroskopie" und gibt einen guten Einblick in die Prozesse, die Objekte zum Leuchten bringen.

Jedes Element im Universum hat einen einzigartigen spektralen "Fingerabdruck". Astronomen verwenden diese Spektren, um den Aufbau von Objekten zu bestimmen, und ihre Spektren können auch ihre Bewegungen und andere Eigenschaften offenbaren. NASA 

Jedes Himmelsobjekt ist in bestimmten Lichtwellenlängen hell; Beispielsweise sind Neutronensterne in den Röntgen- und Radiobändern typischerweise sehr hell (wenn auch nicht immer; einige sind in Gammastrahlen am hellsten). Diese Objekte sollen hohe Röntgen- und Radiohelligkeiten aufweisen. Sie haben oft eine sehr geringe optische Leuchtkraft.

Sterne strahlen in sehr breiten Wellenlängenbereichen vom sichtbaren bis zum infraroten und ultravioletten Bereich. Einige sehr energiegeladene Sterne sind auch in Radio und Röntgenstrahlen hell. Die zentralen Schwarzen Löcher von Galaxien liegen in Regionen, die enorme Mengen an Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und Radiofrequenzen abgeben, im sichtbaren Licht jedoch ziemlich dunkel aussehen können. Die erhitzten Gas- und Staubwolken, in denen Sterne geboren werden, können im infraroten und sichtbaren Licht sehr hell sein. Die Neugeborenen selbst sind im ultravioletten und sichtbaren Licht ziemlich hell. 

Kurzinformation

• Die Helligkeit eines Objekts wird als seine Leuchtkraft bezeichnet.
• Die Helligkeit eines Objekts im Raum wird häufig durch eine numerische Zahl definiert, die als seine Größe bezeichnet wird.
• Objekte können in mehr als einem Satz von Wellenlängen "hell" sein. Zum Beispiel ist die Sonne im optischen (sichtbaren) Licht hell, wird aber manchmal auch in Röntgenstrahlen sowie im ultravioletten und infraroten Bereich als hell angesehen.

Quellen

• Cooler Kosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• „Leuchtkraft | KOSMOS." Zentrum für Astrophysik und Supercomputing, astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. "Das Sterngrössen-System: Messen der Helligkeit." Himmel & Teleskop, 24. Mai 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Herausgegeben und überarbeitet von Carolyn Collins Petersen