Wat is helderheid?

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

Hoe groter 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, magnetron, tot radio- en gammastralen. Het hangt vaak af van de intensiteit van het afgegeven licht, wat een functie is van hoe energiek het object is.

Elk object in dit sterrencluster, inclusief de wolken van gas en stof, heeft een helderheid die kan worden omschreven als zijn helderheid. Het stercluster Pismis 24 bevat ook de ster Pismis 24-1b. ESO / IDA / Deens 1.5 / R. Gendler, U.G. Jørgensen, J. Skottfelt, K. Harpsøe

Stellaire helderheid

De meeste mensen kunnen een heel algemeen idee krijgen van de helderheid van een object door ernaar te kijken. Als het helder lijkt, heeft het een hogere helderheid dan wanneer het zwak is. Dat uiterlijk kan echter bedrieglijk zijn. Afstand beïnvloedt ook de schijnbare helderheid van een object. Een verre, maar zeer energieke ster kan ons dimmer lijken dan een lagere energie, maar dichterbij.

Een zicht op de ster Canopus, gezien vanaf het internationale ruimtestation ISS. Het heeft een helderheid van 15.000 keer die van de zon. Het ligt 309 lichtjaar van ons verwijderd. NASA

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, hyper-energetisch object in het midden van een massieve melkweg) kan wel 10 biljoen graden Kelvin zijn. Elk van hun effectieve temperaturen resulteert in een verschillende helderheid voor het object. De quasar is echter heel ver weg en lijkt dus zwak. 

De helderheid die ertoe doet als het gaat om het begrijpen van 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 uitzendt, ongeacht waar het in het universum ligt. 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 zijn schijnbare helderheid te meten (hoe hij er voor het oog uitziet) en die te vergelijken met zijn afstand. Sterren die verder weg zijn, lijken bijvoorbeeld dunner dan die dichter bij ons. Een object kan echter ook dof uitzien omdat het licht wordt geabsorbeerd door gas en stof dat tussen ons in ligt. Voor een nauwkeurige meting van de lichtsterkte van een hemellichaam 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 één graad boven het absolute nulpunt om hun meest gevoelige te zijn.

Helderheid en magnitude

Een andere manier om de helderheid van een object te begrijpen en te meten, is door zijn omvang. Het is handig om te weten of je sterren kijkt, omdat het je helpt te begrijpen hoe waarnemers kunnen verwijzen naar de helderheid van sterren ten opzichte van elkaar. Het magnitudegetal houdt rekening met de helderheid en de afstand van een object. In wezen is een object van de tweede magnitude ongeveer twee en een half keer helderder dan een object van de derde magnitude, en twee en een half keer dimmer dan een object van de eerste magnitude. Hoe lager het getal, hoe helderder de grootte. De zon is bijvoorbeeld magnitude -26.7. De ster Sirius is magnitude -1.46. Het is 70 keer helderder dan de zon, maar het ligt op 8,6 lichtjaar afstand en wordt enigszins gedimd door de afstand. Het is belangrijk om te begrijpen dat een zeer helder object op grote afstand vanwege zijn afstand erg zwak kan lijken, terwijl een zwak object dat veel dichterbij is, helderder kan "kijken".

Alle objecten in het universum hebben een helderheid die wordt gedefinieerd door een getal dat de "magnitude" wordt genoemd. Elk van deze sterren heeft een andere grootte. Europees zuidelijk observatorium

Schijnbare grootte is de helderheid van een object zoals het aan de hemel verschijnt terwijl we het waarnemen, ongeacht hoe ver weg het is. De absolute omvang is echt een maat voor de wezenlijk helderheid van een object. Absolute grootte geeft niet echt om afstand; de ster of melkweg zal nog steeds die hoeveelheid energie uitzenden, ongeacht hoe ver de waarnemer zich bevindt. Dat maakt het nuttiger om te helpen begrijpen hoe helder en warm en groot een object echt is. 

Spectrale helderheid

In de meeste gevallen is helderheid bedoeld om aan te geven hoeveel energie door een object wordt uitgestraald in alle vormen van licht die het uitstraalt (visueel, infrarood, röntgen, enz.). Luminositeit is de term die we toepassen op alle golflengtes, ongeacht waar ze op het elektromagnetische spectrum liggen. Astronomen bestuderen de verschillende golflengten van licht van hemellichamen door het invallende 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 veel inzicht in de processen die objecten laten schitteren.

Elk element in het universum heeft een unieke spectrale "vingerafdruk". Astronomen gebruiken deze spectra om de samenstelling van objecten te bepalen, en hun spectra kunnen ook hun bewegingen en andere kenmerken onthullen. NASA 

Elk hemellichaam is helder in specifieke golflengten van licht; neutronensterren zijn bijvoorbeeld meestal erg helder in de röntgen- en radiobanden (hoewel niet altijd; sommige zijn het helderst in gammastralen). Van deze objecten wordt gezegd dat ze hoge röntgen- en radioluminanties hebben. Ze hebben vaak een zeer lage optische helderheid.

Sterren stralen in zeer brede golflengtes, van zichtbaar tot infrarood en ultraviolet; sommige zeer energieke 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 in zichtbaar licht redelijk zwak uitzien. De verwarmde wolken van gas en stof waar sterren worden geboren, kunnen zeer helder zijn in het infrarood en zichtbaar licht. De pasgeborenen zelf zijn vrij helder in het ultraviolette en zichtbare licht. 

Snelle feiten

• De helderheid van een object wordt de helderheid ervan genoemd.
• De helderheid van een object in de ruimte wordt vaak bepaald door een numerieke figuur die de grootte 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 als helder beschouwd in röntgenstralen, evenals ultraviolet en infrarood.

bronnen

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

Bewerkt en herzien door Carolyn Collins Petersen