我們仰望星空,看到好像有無數顆星星,有的很亮,有的很暗淡。其實天上肉眼可看到的星星只有6000顆左右,而且最亮的並不一定最大,最暗的也不一定最小。那麼天上星星亮度是怎麼確定的呢?我們一起來學習了解。
天上的星星亮度以星等來劃分。
星等是人們對星星亮度的度量標準,這種標準有兩個,一個叫絕對星等,一個叫視星等。
絕對星等只適用於自身能夠發光發熱的恆星類天體,是假定所有的恆星都在與我們10pc(秒差距,天體距離單位,1秒差距約3.26光年)距離,我們看到的亮度,也就是恆星在同一起跑線上我們看到的亮度。
而實際上,恆星有遠有近,而且距離相差很大,有的只有幾光年,有的有成百上千甚至數十上百億光年,這樣,我們看到的天體就反應不了其實際亮度,距離太遠的恆星,即使再亮,也會表現得很暗淡,甚至看不見,如亮度最大的恆星r136ai,我們肉眼無法看到;而太陽這樣在恆星中並不算亮的恆星,卻亮得耀眼。
因此我們肉眼看到的星星亮度不能反映其絕對星等亮度,而是感覺亮度,這個亮度叫目視星等,簡稱視星等。視星等既適用於恆星,也適用於本身不發光,只是依靠反射恆星光而發光的行星。
因此,絕對星等和視星等有著不同的意義,但它們星等的等級設置是一樣的。
星等的數值。
不管是絕對星等還是視星等,都以數值來表示,星等數值越大表示星星的亮度越小,數值越小表示星星亮度越大,還有負數,負得越多越亮。這兩種星等的等級之間亮度比較,每一等亮度相差都以2.512倍計算,這樣1等星和6等星相差5等,亮度就相差約100倍。因此星等亮度比較是以2.512為底數,等級差為冪次方的值。
肉眼看星空,有良好目力在空氣視寧度很好的黑暗夜空,最暗極限可看到6等星,看到最遠的恆星是約7000光年的海山二,其視星等為﹢4.6等。肉眼看到天上最亮的行星為金星,最亮時視星等可達-4.6等;最亮的恆星是天狼星,最亮時視星等可達-1.46等。因此看起來金星要比天狼星亮18倍。
但金星是行星,本身不發光,是依靠反射太陽光才發光的,因此沒有絕對星等。其之所以成為除了太陽和月亮,全天最亮的星星,是因為距離我們很近,最近時不到5000萬千米;而天狼星是恆星,本身發光發熱,絕對星等達到﹢1.42等,看起來卻還是沒有金星亮。這是因為天狼星距離我們8.6光年,1光年約為9.46萬億千米,比金星距離我們遠160多萬倍。這就是視星等和絕對星等不一樣的意義所在。
天狼星是一個雙星系統,前面說的絕對星等是指天狼星A,是一顆藍矮星,而天狼星B是一顆白矮星,體積和亮度都很小,絕對星等為﹢11.18。
太陽的星等與一些恆星亮度比較。
太陽絕對星等為﹢4.83,比天狼星A亮度小了3.41等,天狼星比太陽亮度要大23倍多。太陽由於距離我們很近,因此看起來太亮了,亮的刺眼,視星等達到-26.78等,比天狼星視星等大25.32等,也就是要亮134億多倍。但如果天狼星與太陽與我們同等距離時,天狼星就比太陽亮18倍。海山二絕對星等為-8.6,比太陽大了13.43等,因此亮度要比太陽大23.6萬倍,但肉眼看起來只能勉強看到。
如果用現代望遠鏡觀察,就能夠看到很遠很暗的恆星和,星等之間的差距就很大。從視星等來說,哈勃空間望遠鏡最暗可以觀測到28等星,是人眼解析度的6億多倍;而現在發現質量最大的恆星r136a1星絕對星等為-12.5等,其絕對亮度是太陽的856萬倍;最小絕對星等的恆星為2MASS J0523-1403,這是一顆距離我們40.3光年的紅矮星,其直徑只有太陽的9%,質量約為太陽的7.23%,視星等只有﹢21.05等,不但肉眼看不到,就是最好的空間望遠鏡也很難看到,其絕對星等約為﹢20.6等,只有太陽亮度的200萬分之一。
確定恆星絕對星等的方法有多種。
恆星質量越大,導致中心核聚變的壓力就越大,核聚變反應就越快越劇烈,因此發出的輻射就越大,恆星就越亮。因此人們通過光譜法把恆星分為若干等級。通過對恆星的光譜分析,一般就能夠知道這顆恆星的質量,由此知道這顆恆星的絕對星等了。
現代科學有許多測量和計算遙遠恆星亮度和絕對星等的方法,通過光譜分析可以得出恆星質量和演化階段,而視星等是人眼直觀對星星亮度的界定,因此任何只要被人類觀測到的恆星,首先都可以確定出它的視星等。
視星等和絕對星等有一個換算公式,表述為:m=M-5log(d0/d)或M=m+5log(d0/d)。式中,m表示目視星等,M表示絕對星等,d0為10秒差距(32.6光年),d為天體實際距離。這裡有兩個公式,前面公式是已知絕對星等換算出目視星等,後面公式是已知目視星等換算出絕對星等。
根據這個公式,只要知道了恆星的視星等和距離,就可以換算出恆星的絕對星等;同樣知道了恆星的絕對星等和視星等,也可以換算出恆星與我們的距離。
這只是一種較為簡單的換算方法,在現代天體觀測中,還有很多方法了解遙遠天體,甚至百億光年以外天體的方法,如標準燭光法等,這裡就不一一介紹了。
就是這樣,歡迎討論,感謝閱讀。
時空通訊原創版權,侵權抄襲是不道德的行為,敬請理解合作。