Mis on helendus ja mida see meile ütleb?

Kui särav on täht? Planeet? Galaktika? Kui astronoomid soovivad neile küsimustele vastata, väljendavad nad nende objektide heledust, kasutades terminit "heledus". See kirjeldab objekti heledust ruumis. Tähed ja galaktikad eraldavad mitmesuguseid valguse vormid. Mida lahke valguse, mida nad kiirgavad või kiirgavad, näitab, kui energilised nad on. Kui objekt on planeet, ei kiirga see valgust; see peegeldab seda. Kuid astronoomid kasutavad planeedi heleduste arutamiseks ka mõistet "heledus".

Mida suurem on objekti heledus, seda heledam see ilmub. Objekt võib olla väga hele mitme valguse lainepikkusega, alates nähtavast valgusest, röntgenkiirtest, ultraviolettkiirgusest, infrapunast, mikrolainetest kuni raadio- ja gammakiired, see sõltub sageli eralduva valguse intensiivsusest, mis sõltub objekti energeetilisusest on.

Enamik inimesi saab objekti heledusest väga üldise ettekujutuse lihtsalt seda vaadates. Kui see tundub hele, on selle heledus suurem kui hämara korral. See välimus võib siiski olla petlik. Kaugus mõjutab ka objekti nähtavat heledust. Kauge, kuid väga energiline täht võib meile tunduda tuhmim kui madalama energiaga, kuid lähemal asuv.

Astronoomid määravad tähe heleduse, vaadates selle suurust ja efektiivset temperatuuri. Efektiivset temperatuuri väljendatakse kelvinites kraadides, seega on Päike 5777 kelvini. Kvaar (kauge, hüperenergeetiline objekt massiivse galaktika keskel) võib olla koguni 10 triljonit kraadi Kelvinit. Iga nende efektiivse temperatuuri tulemus on objekti erinev heledus. Kvaar on aga väga kaugel ja seetõttu paistab hämar.

See heledus, mis on oluline, kui on vaja mõista, mis objektil energiat on, tähtedest kvaasariteni, on sisemine heledus. See mõõdab energiakogust, mida see kiirgab igas sekundis igas suunas, sõltumata sellest, kus ta universumis asub. See on viis objekti sisemiste protsesside mõistmiseks, mis aitab selle eredamaks muuta.

Teine viis tähe heleduse tuletamiseks on mõõta selle nähtav heledus (kuidas see silma paistab) ja võrrelda seda kaugusega. Kaugemal olevad tähed paistavad tuhmimad kui näiteks meile lähedasemad. Kuid objekt võib olla ka hämar, kuna valgust neelab meie vahel asuv gaas ja tolm. Taevaobjekti heleduse täpse mõõtmise jaoks kasutavad astronoomid spetsiaalseid instrumente, näiteks bolomeetrit. Astronoomias kasutatakse neid peamiselt raadiolainepikkustel - eriti alammimeetri vahemikus. Enamasti on need spetsiaalselt jahutatud instrumendid, mis on ühe kraadi võrra üle absoluutse nulli, et olla nende kõige tundlikumad.

Teine viis objekti heleduse mõistmiseks ja mõõtmiseks on selle suurus. Kasulik on teada, kas te tähistate, sest see aitab teil mõista, kuidas vaatlejad saavad tähistada tähtede heledust üksteise suhtes. Suurusnumber võtab arvesse objekti heledust ja kaugust. Põhimõtteliselt on teise suurusjärgu objekt umbes kaks ja pool korda heledam kui kolmanda magnituudiga objekt ja kaks ja pool korda tuhmim kui esimese suurusjärgu objekt. Mida väiksem number, seda heledam on suurusjärk. Näiteks Päikese tugevus on -26,7. Tähe Sirius on magnituud -1,46. See on 70 korda rohkem helendav kui Päike, kuid asub 8,6 valgusaasta kaugusel ja on kaugusest pisut tuhm. Oluline on mõista, et väga ere objekt suure vahemaa tagant võib selle kauguse tõttu tunduda väga tuhm, samas kui palju lähemal olev hämar objekt võib "välja näha" heledam.

Ilmne suurusjärk on objekti heledus, mis ilmub taevasse seda jälgides, sõltumata sellest, kui kaugel see asub. Absoluutne suurusjärk on tegelikult mõõtühik sisemine objekti heledus. Absoluutne suurusjärk ei huvita tegelikult kaugust; täht või galaktika eraldab ikkagi selle energiahulga, olenemata sellest, kui kaugel vaatleja asub. See muudab kasulikumaks aidata mõista, kui ere ja kuum ja suur objekt tegelikult on.

Enamasti on heleduse all mõeldud seostada, kui palju energiat objekt kiirgab kõigis selle kiirgatavates valgusvormides (visuaalne, infrapuna, röntgenikiirgus jne). Heledus on termin, mida rakendame kõigi lainepikkuste suhtes, sõltumata sellest, kus nad asuvad elektromagnetilisel spektril. Astronoomid uurivad taevaobjektide erinevaid valguse lainepikkusi, võttes sissetuleva valguse ja kasutades spektromeetrit või spektroskoopi, et "murda" valgus selle komponendi lainepikkustesse. Seda meetodit nimetatakse "spektroskoopiaks" ja see annab suurepärase ülevaate protsessidest, mis panevad objektid särama.

Iga taevaobjekt on hele konkreetse valguse lainepikkustel; näiteks, neutronitähed on tavaliselt eriti heledad röntgen ja raadio ansamblid (kuigi mitte alati; mõned on eredamalt sisse gammakiired). Väidetavalt on nendel objektidel kõrge röntgenikiirgus ja raadiovalgus. Neil on sageli väga madal optiline heledused.

Tähed kiirgavad väga lainetes lainepikkuste komplektides, alates nähtavast kuni infrapuna ja ultraviolettkiirguseni; mõned väga energilised tähed on heledad ka raadios ja röntgenpildis. Galaktikate keskmised mustad augud asuvad piirkondades, mis eraldavad tohutul hulgal röntgen-, gamma- ja raadiosagedusi, kuid võivad nähtava valguse korral olla üsna hämarad. Kuumutatud gaasi- ja tolmupilved, kus tähed sünnivad, võivad infrapuna- ja nähtava valguse korral olla väga eredad. Vastsündinud on ultraviolett- ja nähtava valguse käes üsna eredad.

• Objekti heledust nimetatakse selle heleduseks.
• Objekti heledust kosmoses määratleb sageli arvuline arv, mida nimetatakse selle suuruseks.
• Objektid võivad olla eredad rohkem kui ühes lainepikkuste komplektis. Näiteks Päike on eredas optilises (nähtavas) valguses, kuid seda peetakse kohati ka röntgenkiirguses eredaks, samuti ultraviolett- ja infrapunakiirguseks.

• Lahe kosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• “Heledus | COSMOS. ” Astrofüüsika ja superarvuti keskus, astronoomia.swin.edu.au/cosmos/L/valgusus.
• MacRobert, Alan. "Tähe magnituudisüsteem: heleduse mõõtmine." Taevas ja teleskoop, 24. mai 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Toimetanud ja muutnud Carolyn Collins Petersen