Космос

Почему звезды такие яркие?

January 5, 2021January 5, 2021 by Aruzhan Nuraly

Выйди на улицу темной ночью, можно увидеть ясное ночное небо, в котором светятся яркие звезды. Но некоторые из них светятся ярче чем остальные. Яркость звезды зависит от ее состава и того, как далеко она находится от планеты.

Все звезды, и наше собственное Солнце – прекрасный пример горячих шаров светящейся плазмы, которые держатся вместе под действием собственной гравитации. А гравитация звезды огромна и мощна. Звезд с прогрессивного характера, как правило, уничтожают себя внутрь. Гравитационное трение влияет на их внутренности, чтобы вскипеть. Такая звезда, как Солнце, имеет на своей поверхности почти 5800 кельвинов. Однако по своей сути она может составлять около 15 миллионов Кельвинов.

Экстремальное давление и температура в ядре звезды позволяют протекать реакциям ядерного синтеза. Именно здесь атомы водорода объединяются в атомы гелия с различными стадиями. Эта реакция испускает огромное количество энергии в виде гамма-лучей. Эти гамма-лучи захватываются внутри звезды, и они толкают во внешнем направлении против гравитационного сжатия звезды. И это объясняет причину, по которой звезды удерживаются до определенного размера, а не продолжают сжиматься. Гамма-лучи прыгают вокруг звезды, пытаясь выбраться наружу. Они поглощаются одним атомом, а затем снова высвобождаются. Это может произойти более чем дважды в течение секунды. Одному фотону может потребоваться около 100 000 лет, чтобы добраться от ядра звезды до ее поверхности.

Когда фотоны выходят на поверхность, они теряют часть своей энергии. Далее они превращаются в фотоны видимого света, а не в гамма-лучи, как они начинали. Эти фотоны спрыгивают с поверхности Солнца и по прямой уходят в космос. Кроме того, они могут двигаться вечно, если ни на что не наткнутся.

Предположим, вы смотрите на Сириус, который находится примерно в 8 световых годах от нас. Теперь, делая это, вы смотрите на фотоны, которые покинули поверхность звезды 8 лет назад. И дальше он продолжал двигаться в пространстве, ни на что не натыкаясь. Ваши глазные яблоки-первое, на что натыкаются эти фотоны. Так что же именно заставляет звезды выглядеть ярче?

Яркость звезды

Астрономы очень хорошо различают светимость звезды и количество энергии. В этом случае энергия – это то, что происходит, чтобы достичь наших глаз или телескопа на Земле. Звезды репрезентативны по своей природе. Она демократична в том, как они формируют излучение. Они имеют тенденцию испускать одинаковую долю энергии во всех направлениях пространства. Следовательно, только небольшая часть энергии, испускаемой звездой, в основном достигает наблюдателя на Земле. Таким образом, количество энергии звезды, которое достигает данной области в каждую секунду, называется ее видимой яркостью. Если вы посмотрите на ночное небо, вы увидите широкий диапазон видимых яркостей среди звезд. Большинство звезд, на самом деле, настолько блеклые, что вам нужен телескоп, чтобы обнаружить их.

Чтобы лучше понять это, энергия, которую мы получаем, обратно пропорциональна квадрату расстояния. Допустим, у нас есть две звезды одинаковой яркости, и одна из них находится в два раза дальше другой. В этом случае он будет выглядеть в четыре раза тусклее, чем более близкий. Если, например, он находится в три раза дальше, он будет выглядеть в девять раз тусклее, и так далее.

Печально, что не все звезды имеют одинаковую светимость. Следовательно, это означает, что если звезда выглядит поблекшей на небе. Теперь только из-за его низкой светимости мы не можем сказать, кажется ли он блеклым или нет. Однако это относительно близко. И для того, чтобы исследовать светимость звезд, мы должны сначала компенсировать тусклое влияние расстояния на свет. А для этого мы должны знать, как далеко они на самом деле. Расстояние считается самым сложным из всех астрономических измерений. Теперь давайте подробно рассмотрим, как астрономы определяют видимую яркость звезд.

Шкала Звездных Величин

Процесс измерения видимой яркости звезд называется фотометрией, что означает “измерять”.

Самые яркие звезды, те, что традиционно назывались звездами первой величины, оказались не такими же по яркости. Например, самая яркая звезда на небе, Сириус, посылает нам в 10 раз больше света, чем средняя звезда первой величины. По современной шкале магнитуд ей присвоена величина -1,5. другие объекты на небе могут казаться еще более сияющими. Венера в своем самом ярком свете имела магнитуду -4,4. Солнце, с другой стороны, имело магнитуду около -26,8. Самый важный факт, который следует помнить при использовании величины, заключается в том, что система работает в обратном направлении. Чем больше величина, тем слабее объект, на который мы смотрим.

Шкала магнитуд полезна для открытия визуальной астрономии. Однако он вообще не используется в новых отраслях этой области. В радиоастрономии подобная система величин не была описана. Вместо этого радиоастрономы измеряют количество энергии, собираемой каждую секунду с помощью каждого квадратного метра радиотелескопа. Далее они детализируют яркость каждого источника в терминах, скажем, ватт на квадратный метр.

В аналогичной ситуации большинство исследователей в области инфракрасного, рентгеновского и гамма-излучения, астрономии используют энергию на площадь в секунду вместо того, чтобы принимать величины, чтобы сообщить результаты своих измерений. Поэтому светимость-это существенная особенность, которая многое говорит нам о рассматриваемом объекте. В то время как энергия, достигающая Земли, является случайностью космической географии.

Возможно, самым простым измерением звезды является ее видимая яркость. Здесь видимая яркость говорит о том, насколько яркой звезда кажется детектору здесь, на Земле. Следовательно, светимость звезды – это количество света, которое она излучает со своей поверхности. Ключевое различие между светимостью и видимой яркостью зависит от расстояния. Другой способ взглянуть на эти измерения заключается в том, что светимость является неотъемлемой характеристикой звезды, что, как правило, объясняет, что каждый, кто имеет некоторые средства количественной оценки светимости звезды, должен найти одинаковое значение. Однако видимая яркость не является неотъемлемой характеристикой звезды. Он зависит от места, в котором вы были помещены. Таким образом, каждый будет измерять различную видимую яркость для одной и той же звезды, если все они расположены на разных расстояниях от этой звезды.

Для сходства, с которым вы близки, возьмем в качестве примера фары автомобиля. Предположим, что автомобиль находится на некотором отдаленном расстоянии. И даже если его дальний свет включен, свет не будет казаться слишком ярким. Автомобиль, к примеру, едет и пересекает вас в пределах 10 футов. При этом его огни могут казаться настолько яркими, что в этот момент свет начнет ослеплять ваше зрение. Теперь давайте посмотрим на это по-другому. Учитывая два источника света с одинаковой яркостью, более близкий источник света будет выглядеть еще ярче. Однако не все лампочки имеют одинаковую светимость. Если, например, вы поставите автомобильную фару на расстоянии 10 футов и фонарик на расстоянии 10 футов, фонарик будет казаться более слабым, потому что его светимость относительно меньше.

Заключение

Звезды, таким образом, имеют широкий диапазон видимой яркости, измеренной на нашей Земле. Изменение их яркости, по-видимому, зависит как от различий в их яркости, так и от различий в их расстоянии. Тусклая по своей природе ближайшая звезда может казаться нам на Земле такой же яркой, как и светящаяся по своей природе далекая звезда. Поэтому существует четкая математическая зависимость, которая соответствует этим трем величинам, то есть видимой яркости, светимости и расстоянию для всех источников света, которые также состоят из звезд.