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我们如何衡量星星有多亮?

2020/6/24 10:20:07 来源:原创 浏览:

一颗行星、一颗恒星或一个星系有多亮?当天文学家想要回答这些问题时,他们用“光度”这个词来表示这些物体的亮度。恒星和星系发出各种形式的光,它们发出的光的种类表明了它们的能量有多大。如果这个物体是一颗行星,它不会发光而是会反射光,天文学家也用“光度”来讨论行星的亮度。



物体的光度越大,它看起来就越亮。一个物体可以在多种波长下发光,从伽马射线、x射线、紫外线、可见光、红外线、微波到无线电,光度通常取决于发出的光的强度,这是物体能量的函数。

恒星的光度

大多数人只要看一眼就能对物体的光度有个大致的了解。如果它看起来是亮的,那么它的光度就高。然而,这种现象是具有欺骗性的,距离也会影响物体的表观亮度。在我们看来,一颗遥远但充满活力的恒星比一颗能量较低但离我们较近的恒星要暗一些。



天文学家通过观察恒星的大小和有效温度来确定恒星的光度。有效温度以开尔文表示,例如太阳表面的温度是5777开尔文。一个类星体(大星系中心的一个遥远的高能物体)的温度可以达到10万亿开尔文。它们的每一个有效温度都会导致物体的光度不同。然而,类星体非常遥远,所以看起来很暗。

在理解从恒星到类星体为物体提供动力的因素时,光固有度是很重要的。这是一种测量它每秒钟向各个方向释放的能量的方法,而不管它距离我们多远。



另一种推断恒星光度的方法是测量它的表观亮度(它在眼睛里是什么样子的),并与它的距离进行比较。例如,离我们较远的恒星比离我们较近的恒星显得更暗。然而,一个物体也可能看起来很暗,因为光线被我们之间的气体和尘埃吸收了。为了精确测量天体的光度,天文学家使用特殊的仪器,如辐射热计。在天文学中,它们主要用于射电波长,特别是亚毫米范围。在大多数情况下,这些都是经过特殊冷却到绝对零度以上一度的仪器,因此是最灵敏的。

光度和星等

另一种理解和测量物体光度的方法是通过它的星等。如果你在观星,这是一件很有用的事情,因为它可以帮助你理解观察者如何参照彼此的亮度。星等考虑了物体的亮度和距离。基本上,一个2等物体比一个3等物体亮2.5倍,数字越低,亮度越大。例如,太阳的星等是-26.7等,天狼星的星等是-1.46等。很重要的一点是要明白,一个非常明亮的物体会因为它的距离而显得非常暗淡,而一个更近的暗淡物体会看起来更明亮。



视星等是当我们观察一个物体时它在天空中出现的光度。绝对星等实际上是对物体固有光度的一种度量。绝对星等并不真的“在乎”距离,不管观察者离我们有多远,恒星或星系仍会释放出这么多的能量。这使得它更有助于理解物体到底有多亮、多热、多大。

分光光度

在大多数情况下,光度是指物体以各种形式(可见光、红外线、x射线等)辐射出的能量。光度是我们适用于所有波长的术语,无论它们在电磁波谱上的什么位置。天文学家通过接收入射光,并使用光谱仪或分光镜将光“分解”成其组成波长,来研究来自天体的不同波长的光。这种方法被称为“光谱学”,它能让我们深入了解物体发光的过程。



每个天体都有特定波长的光,例如中子星在x射线和射电波段通常非常明亮。恒星辐射的波长非常广,从可见光到红外线和紫外线,一些非常活跃的恒星在射电和x射线中也很明亮。星系的中心黑洞位于发出大量x射线、伽马射线和无线电频率的区域,但在可见光下看起来相当暗淡。恒星诞生的地方——炽热的气体云和尘埃云在红外线和可见光下会非常明亮。



总结

  • 一个物体的亮度叫做它的光度。
  • 太空中物体的亮度通常是由一个被称为星等的数字来定义的。
  • 物体可以在多个波长中“明亮”。例如,太阳在可见光下是明亮的,但有时也被认为在x射线以及紫外线和红外线下是明亮的。
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