Ngôi sao sáng như thế nào? Một hành tinh? Một thiên hà? Khi các nhà thiên văn học muốn trả lời những câu hỏi đó, họ thể hiện độ sáng của những vật thể này bằng thuật ngữ “độ sáng luminosity”. Nó mô tả độ sáng của một vật thể trong không gian. Các ngôi sao và thiên hà phát ra nhiều dạng ánh sáng khác nhau. Những loại ánh sáng mà chúng phát ra hoặc tỏa ra cho biết chúng có năng lượng như thế nào. Nếu vật thể là một hành tinh, nó không phát ra ánh sáng; nó phản xạ ánh sáng. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học cũng sử dụng thuật ngữ “độ sáng luminosity” để thảo luận về độ sáng của hành tinh.
Độ sáng của vật thể càng lớn thì nó càng sáng. Một vật thể có thể phát sáng rất nhiều bước sóng ánh sáng, từ ánh sáng khả kiến, tia X, tia cực tím, hồng ngoại, vi ba, đến tia radio và tia gamma, Nó thường phụ thuộc vào cường độ ánh sáng phát ra, nó thể hiện sức mạnh của một đối tượng.
Độ sáng của Sao
Hầu hết mọi người có thể có được một ý tưởng rất chung về độ sáng của vật thể chỉ bằng cách nhìn vào nó. Nếu nó xuất hiện sáng, nó có độ sáng cao hơn so với nếu nó mờ. Tuy nhiên, sự xuất hiện đó có thể là lừa dối. Khoảng cách cũng ảnh hưởng đến độ sáng rõ ràng của một vật thể. Một ngôi sao xa xôi nhưng rất mạnh mẽ có thể xuất hiện mờ hơn đối với chúng ta so với một ngôi sao năng lượng thấp hơn, nhưng gần hơn.
Các nhà thiên văn xác định độ sáng của một ngôi sao bằng cách nhìn vào kích thước và nhiệt độ hiệu dụng của nó. Nhiệt độ hiệu dụng được biểu thị bằng độ Kelvin, vì vậy Mặt trời là 5777 kelvins. Một quasar – Chuẩn tinh (một vật thể siêu năng lượng ở xa ở trung tâm của một thiên hà khổng lồ) có thể lên tới 10 nghìn tỷ độ Kelvin. Mỗi nhiệt độ hiệu dụng của chúng dẫn đến độ sáng khác nhau cho vật thể. Tuy nhiên, Chuẩn tinh ở rất xa, và do đó nó xuất hiện mờ.
Độ sáng quan trọng khi hiểu được những gì cung cấp năng lượng cho một thiên thể, từ các ngôi sao đến các quasar, là độ sáng nội tại. Đó là thước đo lượng năng lượng mà nó thực sự phát ra theo mọi hướng mỗi giây bất kể nó nằm ở đâu trong vũ trụ. Đó là một cách để hiểu các quá trình bên trong thiên thể giúp làm cho nó sáng.
Một cách khác để suy ra độ sáng của một ngôi sao là đo độ sáng rõ ràng của nó (cách nó xuất hiện với mắt) và so sánh với khoảng cách của nó. Chẳng hạn, những ngôi sao ở xa hơn dường như mờ hơn những ngôi sao gần chúng ta hơn. Tuy nhiên, một vật thể cũng có thể trông mờ vì ánh sáng đang bị hấp thụ bởi khí và bụi nằm giữa chúng ta. Để có được một thước đo chính xác về độ sáng của một thiên thể, các nhà thiên văn học sử dụng các dụng cụ chuyên dụng, chẳng hạn như một vi nhiệt kế. Trong thiên văn học, chúng được sử dụng chủ yếu trong các bước sóng vô tuyến – đặc biệt là phạm vi dưới Milimét. Trong hầu hết các trường hợp, đây là những dụng cụ được làm mát đặc biệt đến một độ trên độ không tuyệt đối để trở nên nhạy nhất.
Độ sáng và cường độ
Một cách khác để hiểu và đo độ sáng của vật thể là thông qua cường độ của nó. Đó là một điều hữu ích để biết nếu bạn đang say sưa vì nó giúp bạn hiểu cách các nhà quan sát có thể đề cập đến độ sáng của các ngôi sao đối với nhau. Số cường độ tính đến độ sáng của vật thể và khoảng cách của nó. Về cơ bản, một vật có cường độ thứ hai sáng hơn khoảng hai lần rưỡi so với vật có cường độ thứ ba và mờ hơn hai lần rưỡi so với vật có cường độ thứ nhất. Con số càng thấp, cường độ càng sáng. Mặt trời, ví dụ, có cường độ -26,7. Ngôi sao Thiên Lang Sirius có cường độ -1,46. Nó phát sáng gấp 70 lần so với Mặt trời, nhưng nó nằm cách xa 8,6 năm ánh sáng và hơi mờ đi bởi khoảng cách. Điều quan trọng là phải hiểu rằng một vật thể rất sáng ở khoảng cách lớn có thể xuất hiện rất mờ vì khoảng cách của nó, trong khi một vật thể mờ gần hơn có thể “nhìn” sáng hơn.
Độ lớn biểu kiến là độ sáng của một vật thể khi nó xuất hiện trên bầu trời khi chúng ta quan sát nó, bất kể nó ở bao xa. Độ lớn tuyệt đối thực sự là thước đo độ sáng nội tại của vật thể. Độ lớn tuyệt đối không thực sự “quan tâm” về khoảng cách; ngôi sao hoặc thiên hà vẫn sẽ phát ra lượng năng lượng đó cho dù người quan sát có ở xa đến đâu. Điều đó làm cho nó hữu ích hơn để giúp hiểu được một vật thể thực sự sáng và nóng và lớn như thế nào.
Độ sáng quang phổ
Trong hầu hết các trường hợp, khi nói độ sáng có nghĩa là liên quan đến lượng năng lượng được phát ra từ một vật thể trong tất cả các dạng ánh sáng mà nó tỏa ra (thị giác, hồng ngoại, tia X, v.v.). Độ sáng là thuật ngữ mà chúng ta áp dụng cho tất cả các bước sóng, bất kể chúng nằm ở đâu trên phổ điện từ. Các nhà thiên văn học nghiên cứu các bước sóng ánh sáng khác nhau từ các thiên thể bằng cách lấy ánh sáng tới và sử dụng quang phổ kế hoặc máy quang phổ để “phá vỡ” ánh sáng thành các bước sóng thành phần của nó. Phương pháp này được gọi là “Phổ học” và nó cung cấp cái nhìn sâu sắc về các quá trình làm cho các vật thể tỏa sáng.
Mỗi thiên thể đều sáng theo các bước sóng ánh sáng cụ thể; ví dụ, các sao neutron thường rất sáng trong các dải tia X và radio (mặc dù không phải lúc nào cũng vậy, một số sao sáng nhất trong các tia gamma). Những vật thể này được cho là có độ sáng tia X và radio cao. Chúng thường có độ sáng quang học rất thấp.
Các ngôi sao tỏa ra các tập hợp bước sóng rất rộng, từ khả năng nhìn thấy đến hồng ngoại và tử ngoại; một số ngôi sao mạnh mẽ cũng phát sáng trong tia radio và tia X. Các lỗ đen trung tâm của các thiên hà nằm trong các khu vực phát ra lượng tia X, tia gamma và tần số vô tuyến cực lớn, nhưng có thể trông khá mờ trong ánh sáng khả kiến. Những đám mây khí và bụi nóng nơi các ngôi sao được sinh ra có thể rất sáng trong vùng hồng ngoại và ánh sáng khả kiến. Bản thân các sao mới sinh khá sáng trong tia cực tím và ánh sáng nhìn thấy được.
Thông tin nhanh
- Độ sáng của vật thể được gọi là độ sáng của nó.
- Độ sáng của một vật thể trong không gian thường được xác định bởi một số gọi là độ lớn của nó.
- Các đối tượng có thể “sáng” trong hơn một tập hợp bước sóng. Ví dụ, Mặt trời sáng trong ánh sáng quang học (có thể nhìn thấy) nhưng cũng được coi là sáng trong tia X, cũng như tia cực tím và hồng ngoại.
Nguồn
- Cool Cosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
- “Luminosity | COSMOS.” Centre for Astrophysics and Supercomputing, astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
- MacRobert, Alan. “The Stellar Magnitude System: Measuring Brightness.” Sky & Telescope, 24 May 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.
John P. Millis, Ph.D & Carolyn Collins Petersen
