浩瀚星空,誰最閃亮?看科學家如何定義星星亮度!

什麼是光度？

天文學家通過觀察恆星的大小和有效溫度來確定恆星的光度。有效溫度以開爾文度表示。另一種是通過的大小來測量光度，即星等。數字越低，震級就越亮。天文學家還通過「光譜學」來使人對發光的天體有更大的洞察力。

一顆星星有多閃亮？那行星呢，銀河呢？當天文學家想要回答這些問題的時候，他們把這些天體的光用術語「光度」來表達，它用來形容在太空中發光的天體。星星和銀河發出了多種形式的光，他們發射或放出的那種光展現了他們擁有多少能量。如果是行星，是不放出光的，它會反射。但天文學家也用「光度」來討論行星的光。

天體的發光度越大，它就看起來越亮。一個天體在多重波長的光裡可以非常亮，包括可見光、X射線、紫外線、紅外線、微波、無線電和伽馬射線。這通常取決於發光的強度，是表示天體有多少能量。

有大量星星的一個星團

每個在這個星團裡的天體，包括由氣體和塵埃組成的雲團，都有可被描述成光度的光。星團普日密斯24也包含了群星 普斯密斯24-1b. 歐洲南方天文臺/國際開發協會/丹麥 1.5/R 詹德勒，U.G. 喬德森，J. 斯高特菲特，K. 哈普索 圖源：thoughtco

恆星光度

大多數人可以簡單看一下就大致了解天體的光度。如果一個天體看起來明亮，它就有比較高的光度，看起來暗就光度會低一些。然而，那種表面的樣子可能會是假象。距離也會影響一個天體表面上的亮度。一個遠的、但非常有能量的星星可以被我們看起來比一個低一些能量但更近的星星更暗。

明亮的老人星

從國際空間站看到的老人星。它的光度是太陽的15000倍，距離我們309光年。美國國家航天局 圖源：thoughtco

天文學家通過觀看星星的大小和有效溫度來決定它的光度大小。有效溫度的單位用開氏度表示，所以太陽是5777開氏度。一個類星體（在大質量星系中心一個遠的、超能天體）可以有10萬億開氏度。每個有效溫度都會導致天體的不同亮度。然而，類星體非常遠，所以看起來比較暗。

當涉及到理解什麼給一個天體供能，包括從星星到類星體，光度就很重要，也稱為本徵光度。它用來測量一個天體每秒實際各個方向放出的能量的多少，不管它在宇宙的哪個地方。這是一種理解天體內部使它變亮的過程的方法。

另一個降低星星光度的方法是測量它的視亮度（用眼睛看起來有多亮）並與它的距離進行比較。比如，遠距離的星星看起來比離我們更近的星星要暗一些，但是一個天體也可能因為光被我們之間的氣體和灰塵吸收而看起來暗。為了得到一個天體精確測量的光度，天文學家使用像測輻射熱計的專業儀器。在天文學中，它主要被用在無線電波長，尤其是亞毫米波範圍。在大多數情況下，這些是經過特殊冷卻的儀器，溫度高於絕對零度以達到最靈敏的狀態。

光度和星等

另一種理解和測量天體亮度是通過它的星等。如果你在遙望星辰，這是一個有用的量度，因為它幫你了解觀測者是怎麼查閱星星的亮度的。星等數考慮了天體的光度和距離。本質上，二等星天體大約是三等星天體亮度的2.5倍，也比一等星天體暗2.5倍。星等數越低，天體就越亮。比如，太陽的星等是-26.7，天狼星的星等是-1.46，它比太陽亮70倍，但它在8.6光年遠的地方，所以就稍微暗了一些。一個很亮的天體在很遠的地方會因為距離看起來很暗，然而一個更近的暗淡的天體可以看起來更亮，理解這一點很重要。

星星

所有宇宙中的天體都有亮度，可以用一個叫「星等」的數字來定義。每個星星都有不同的星等。歐南臺 圖源：thoughtco

視星等是我們觀測的一個天體在天空中看起來有多亮，與它多遠無關。絕對星等是真正測量的一個天體的實際亮度。絕對星等並不「在意」距離，因為星星或星系不管距離觀測者多遠，都會一直發出一定量的能量。它用來幫助理解一個天體真正的亮度、熱量和大小更有用。

光譜光度

在大多數情況下，光度是為了說明一個天體通過所有形式的光（可見光，紅外光，X射線等等）放射了多少能量。光度是一個我們應用於所有波長的術語，不管他們在電磁波譜的哪個地方。天文學家通過用分光計或分光鏡把入射光分成它的組成波長的光，學習天體發出的不同波長的光。這種方法叫「分光」，這樣可以深入了解天體發光的過程。

不同元素的頻譜

宇宙中的每個元素都有獨特的光譜「指紋」。天文學家用這些頻譜決定天體的組成，它們的頻譜也可以揭露它們的運動和其他特徵。美國國家航天局 圖源：thoughtco

每個天體在特定波長的光中都是亮的。比如，中子星在X射線和無線電頻帶中是非常亮的（儘管不全是這樣，有些在伽馬射線裡最亮）。這些天體被認為有高X射線和無線電光度，它們通常有非常低的光學光度。

星星發出的不同波長的光非常多，從可見光到紅外線和紫外線，有些能量大的星星也發出無線電和X射線。星系的中央黑洞在會發出大量X射線、伽馬射線和射頻的地方，但是可能會在可見光中看起來暗一些。來自被加熱的氣體和塵埃雲的星星可以在紅外線和可見光中很明亮。他們新生的本身在紫外線和可見光中是很亮的。

快報

一個天體的明亮度叫做光度。

宇宙中天體的明亮程度一般用一個叫星等的數字來定義。

天體可以在多種波長的光中是明亮的。比如，太陽在可見光中是明亮的，但有時候在X射線、紫外線、紅外線中也認為是明亮的。

作者: John P. Millis

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