Hva er lysstyrke og hva forteller den oss?

Hvor lys er en stjerne? En planet? En galakse? Når astronomer ønsker å svare på disse spørsmålene, uttrykker de lysstyrken til disse objektene ved å bruke uttrykket "lysstyrke". Den beskriver lysstyrken til et objekt i rommet. Stjerner og galakser gir fra seg forskjellige former for lys. Hva snill av lys de sender ut eller stråler forteller hvor energiske de er. Hvis objektet er en planet, avgir det ikke lys; det gjenspeiler det. Astronomer bruker imidlertid også begrepet "lysstyrke" for å diskutere planetens lysstyrke.

Jo større jo større lysstyrke en gjenstand er, jo lysere ser den ut. Et objekt kan være veldig lysende i flere bølgelengder av lys, fra synlig lys, røntgenstråler, ultrafiolett, infrarødt, mikrobølgeovn, til radio- og gammastråler. Det avhenger ofte av intensiteten til lyset som gis, noe som er en funksjon av hvor energisk objektet er er.

De fleste kan få en veldig generell ide om et objekts lyshet bare ved å se på det. Hvis det virker lyst, har det en høyere lysstyrke enn hvis den er svak. Imidlertid kan utseendet være villedende. Avstand påvirker også den tilsynelatende lysstyrken til et objekt. En fjern, men veldig energisk stjerne kan virke svakere for oss enn en lavere energi, men nærmere en.

Astronomer bestemmer en stjerners lysstyrke ved å se på størrelsen og den effektive temperaturen. Den effektive temperaturen er uttrykt i grader Kelvin, så solen er 5777 kelvin. En kvasar (en fjern, hyperenergisk gjenstand i sentrum av en massiv galakse) kan være så mye som 10 billioner grader Kelvin. Hver av deres effektive temperaturer gir en annen lysstyrke for objektet. Kvasaren er imidlertid veldig langt unna, og ser derfor svak ut.

Lysheten som betyr noe når det gjelder å forstå hva som driver et objekt, fra stjerner til kvasarer, er den iboende lysstyrken. Det er et mål på mengden energi den faktisk slipper ut i alle retninger hvert sekund uavhengig av hvor den ligger i universet. Det er en måte å forstå prosessene i objektet på som gjør det lyst.

En annen måte å utlede en stjerners lysstyrke på er å måle dens tilsynelatende lysstyrke (hvordan den ser ut for øyet) og sammenligne den med dens avstand. Stjerner som er lenger borte virker mørkere enn de som er nærmere oss, for eksempel. Imidlertid kan et objekt også være svakt utseende fordi lyset blir absorbert av gass og støv som ligger mellom oss. For å få et nøyaktig mål på lysstyrken til et himmelsk objekt, bruker astronomer spesialiserte instrumenter, for eksempel et bolometer. I astronomi brukes de hovedsakelig i radiobølgelengder - spesielt submillimeterområdet. I de fleste tilfeller er dette spesialkjølte instrumenter i en grad over absolutt null for å være deres mest følsomme.

En annen måte å forstå og måle objektets lysstyrke på er gjennom dens omfang. Det er en nyttig ting å vite om du stirrer, siden det hjelper deg å forstå hvordan observatører kan referere til stjerners lysstyrke i forhold til hverandre. Størrelsesnummeret tar hensyn til et objekts lysstyrke og dets avstand. I hovedsak er et objekt i andre størrelser omtrent to og en halv ganger lysere enn en tredje i størrelsesorden, og to og en halv ganger svakere enn et objekt i første størrelsesorden. Jo lavere antall, jo lysere er størrelsen. Solen er for eksempel -26,7. Stjernen Sirius har en styrke på -1,46. Den er 70 ganger mer lysende enn sola, men den ligger 8,6 lysår unna og er litt nedtonet av avstand. Det er viktig å forstå at et veldig lyst objekt i stor avstand kan virke veldig svakt på grunn av avstanden, mens et svakt objekt som er mye nærmere kan "se" lysere ut.

Tilsynelatende størrelsesorden er lysstyrken til et objekt slik det ser ut på himmelen når vi ser det, uavhengig av hvor langt det er. Den absolutte størrelsesorden er virkelig et mål på egenverdi lysstyrken til et objekt. Absolutt størrelse ikke "bryr" seg om distanse; stjernen eller galaksen vil fortsatt avgi den mengden energi uansett hvor langt borte observatøren er. Det gjør det mer nyttig å forstå hvor lyst og varmt og stort objekt virkelig er.

I de fleste tilfeller er lysstyrke ment å forholde seg til hvor mye energi som blir avgitt av en gjenstand i alle lysformene den utstråler (visuell, infrarød, røntgen, etc.). Lyshet er betegnelsen vi bruker på alle bølgelengder, uavhengig av hvor de ligger på det elektromagnetiske spekteret. Astronomer studerer de forskjellige bølgelengdene til lys fra himmelobjekter ved å ta det innkommende lyset og bruke et spektrometer eller spektroskop for å "bryte" lyset i dets bølgelengder. Denne metoden kalles "spektroskopi" og den gir stor innsikt i prosessene som får objekter til å skinne.

Hver himmelsk gjenstand er lys i spesifikke bølgelengder av lys; for eksempel, nøytronstjerner er vanligvis veldig lyse i røntgen og radio band (dog ikke alltid; noen er lysest i gammastråler). Disse objektene sies å ha høye røntgen- og radiolysme. De har ofte veldig lavt optisk lysstyrker.

Stjerner stråler i veldig brede sett med bølgelengder, fra det synlige til infrarødt og ultrafiolett; noen veldig energiske stjerner er også lyse i radio og røntgenstråler. De sentrale sorte hullene av galakser ligger i regioner som gir fra seg enorme mengder røntgenstråler, gammastråler og radiofrekvenser, men kan se ganske svake ut i synlig lys. De oppvarmede skyene med gass og støv der stjerner fødes kan være veldig lyse i det infrarøde og synlige lyset. De nyfødte selv er ganske lyse i det ultrafiolette og synlige lyset.

• Et objekts lysstyrke kalles dens lysstyrke.
• Lysstyrken til et objekt i rommet er ofte definert av en tallfigur som kalles dens størrelse.
• Objekter kan være "lyse" i mer enn ett sett bølgelengder. For eksempel er solen lys i optisk (synlig) lys, men regnes også til lys i røntgenstråler til tider, så vel som ultrafiolett og infrarødt.

• Kult kosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• “Lysstyrke | COSMOS.” Senter for astrofysikk og superdatamaskiner, astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. "Stellar Magnitude System: Measuring Brightness." Sky & Telescope, 24. mai 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Redigert og revidert av Carolyn Collins Petersen