Просто о сложном: что такое светимость звезды?

Посмотрите на случайную звезду на ночном небе. Насколько ярка эта звезда? Да, вы можете измерить ее яркость, но эта оценка будет относительной, с вашей точки зрения здесь, на Земле.

Яркость, которую вы измерите, будет зависеть от многих сторонних параметров. Например, наиболее удаленная звезда будет казаться менее яркой. Или звезда, вокруг которой находится большое количество межзвездной пыли, также будет казаться менее яркой. Пытаясь измерить яркость звезды, вы дали бы оценку в оптическом (видимом) диапазоне, но звезда является источником радио-, рентгеновского и гамма-излучения.

Вот почему астрономы предпочитают анализировать не яркость звезды, а ее светимость. Светимость — это в некотором смысле истинная яркость звезды. Она является мерой действительного количества электромагнитной энергии, исходящей от того или иного светила, которая учитывает все длины волн излучения, как видимого, так и невидимого. Работая со светимостью, астрономам нет дела до того, насколько удалена звезда и сколько межзвездной пыли между ней и Землей.

Светимость и ее особенности

Поскольку мы можем измерить только ограниченное количество излучения, исходящего от звезды, расчет светимости обычно дополняется компьютерным моделированием общего светового потока.

По умолчанию слово «светимость» является сокращением термина «болометрическая светимость», который означает общую светимость по всему электромагнитному спектру. Однако иногда астрономы берут во внимание светимость в определенном диапазоне длин волн.

Светимость обычно указывается либо в ваттах, либо в единицах светимости Солнца (L = 3,86*10^26 Вт). Самые тусклые звезды во Вселенной будут иметь лишь часть светимость Солнца (например, 0,2L), в то время как самые яркие звезды могут быть в тысячи раз ярче Солнца.

Яркость звезды также может быть связана с двумя другими важными свойствами: размером и температурой. Если взять простую модель звезды как излучающего черного тела, то эти три величины будут связаны уравнением Стефана-Больцмана: светимость пропорциональна площади поверхности, умноженной на температуру поверхности в четвертой степени.

Это простое и понятное уравнение, работающее с тремя ключевыми свойствами светила, позволяет астрономам получить множество сведений о звезде всего лишь на основе нескольких основных измерений.