Luminozitate

Deși este mult mai mic decât Soarele (câteva zeci de kilometri față de peste un milion de kilometri în diametru), pulsarul Crab este de sute de mii de ori mai luminos decât Soarele, iluminând Nebula din interior. Crab , care măsoară totuși mai mult de zece lumini ani . Date esentiale

Unități SI	watt (W)
Alte unități	Luminozitatea solară : $L _ {{\ odot}}$
Dimensiune	M · L 2 · T -3 $\,$ $\,$
Natură	Dimensiune scalară extinsă
Simbol obișnuit	$L$
Link către alte dimensiuni	$L = 4 \ pi R ^ 2 \ sigma T ^ 4$

În astronomie , luminozitatea este cantitatea totală de energie emisă pe unitate de timp ( fluxul de energie ), de către o stea, o galaxie sau orice alt obiect ceresc . Se exprimă în practică în luminozitatea solară ( = 3,827 5 × 10 26 W ). Fluxul luminos , care măsoară în special emisia de lumină vizibilă, poate fi , de asemenea , exprimată pe o scară logaritmică de magnitudinea absolută . $L _ {{\ odot}}$

Mai multe definiții și sisteme de unități

În astronomie , reprezintă cantitatea totală de energie radiată (în câmpul electromagnetismului ) pe unitate de timp de o stea . Prin urmare, reprezintă strălucirea reală a stelei și nu strălucirea ei aparentă care depinde de distanță. Are dimensiunile unei puteri și se exprimă în sistemul internațional de unități în wați . Cu toate acestea, tradiția spune că adesea în astronomie este exprimată în sistemul cgs , adică în erg pe secundă, conversia făcându-se după formula:

1 \; {{\ rm {erg}}} / {{\ rm {s}}} = 10 ^ {{- 7}} \; {{\ rm {W}}}

Cu toate acestea, expresia luminozității în unități SI sau cgs nu este sistematică. Luminozitatea poate fi astfel exprimată în unități ale luminozității solare , astfel încât să se evite manipularea unui număr mare (luminozitatea tipică a unei stele fiind de ordinul celei a Soarelui, adică 4 × 10 26 W). Observăm apoi

L = AL _ {{\ odot}}

A fiind o constantă numerică și simbolul luminozității solare. $L _ {{\ odot}}$

Când definiția luminozității este limitată la un anumit domeniu al spectrului electromagnetic, cum ar fi domeniul vizibil sau infraroșu , luminozitatea este adesea exprimată în termeni de magnitudine absolută , care este o expresie a opusului logaritmului raportului strălucire stea și luminozitatea unei stele de referință. Această curioasă convenție (o stea are o luminozitate cu atât mai mare cu cât magnitudinea ei este slabă) rezultă din motive istorice și din încercarea de a efectua o formulare modernă a clasificării făcute de astronomii din Grecia antică a stelelor în termeni de „ magnitudine ", se spune că cele mai strălucitoare stele sunt de prima magnitudine și cele mai puțin strălucitoare de a cincea magnitudine.

Luminozitatea unei stele

Există o relație între temperatura suprafeței ( T ), raza ( R ) și luminozitatea ( L ) a unei stele, care este scrisă

L = 4 \ pi R ^ 2 \ sigma T ^ 4

σ fiind constanta Stefan-Boltzmann . Luminozitatea unei stele este cunoscută atunci când este cunoscută strălucirea ei văzută de pe Pământ ( magnitudine aparentă ), precum și distanța sa. Temperatura este în principiu măsurabilă prin spectroscopie . Această relație face posibilă determinarea razei unei stele. Din punct de vedere istoric, această relație a făcut posibilă, de exemplu, determinarea razei stelelor foarte compacte (și, prin urmare, foarte puțin luminoase pentru temperatura lor), cum ar fi piticii albi . Această metodă poate fi utilizată și în câmpul razelor X pentru a determina raza stelelor mult mai fierbinți și mult mai compacte, cum ar fi stelele cu neutroni , făcând astfel posibilă constrângerea structurii lor prin stabilirea constrângerilor asupra relației dintre masa și raza lor care, în consecință, oferă indicații asupra ecuației de stare a acestor obiecte.

Clasificări stelare

În domeniul fizicii stelare, este adesea interesantă poziționarea unei stele într-o diagramă care să dea luminozitatea sa în funcție de temperatura sa. Poziția unei stele pe un astfel de grafic, numită diagramă Hertzsprung-Russell, face posibilă determinarea tipului de stea observată, precum și a stadiului său de evoluție. De exemplu, istoric, prin această diagramă, piticii albi au fost clasificați ca o clasă foarte specială de stele, mult mai puțin luminoase decât stelele obișnuite cu aceeași temperatură. Astfel, putem distinge pe acest grafic stelele cunoscute ca secvență principală (a căror energie rezultă din fuziunea nucleară a hidrogenului în heliu ) și cele din ramura giganților roșii , care se află într-un stadiu mai avansat atunci când inima produce carbon sau alte elemente mai grele din heliu.

Alte tipuri de luminozitate

Independent de luminozitatea suprafeței unei stele la echilibru termic , definită de relație , se poate defini luminozitatea oricărui proces fizic prin determinarea cantității de energie pe care o radiază și aceasta în sau în afara câmpului electromagnetic. . Astfel, atunci când este necesar, termenii: $L = 4 \ pi R ^ 2 \ sigma T ^ 4$

Luminozitatea neutrinei , corespunzătoare energiei radiate de o stea sub formă de neutrini , produsă și în timpul reacțiilor nucleare din inima stelelor
Luminozitatea de acumulare , corespunzătoare emisiei rezultate din fenomenul de acumulare , adică prin captarea materiei de către o stea compactă (pitică albă, stea de neutroni sau gaură neagră )
Luminozitatea Eddington corespunzătoare luminii maxime de acumulare pe care luminozitatea de acumulare o poate avea în stare de echilibru
Luminozitatea gravitațională , corespunzătoare puterii emise sub formă de unde gravitaționale de două stele masive pe orbită apropiată
Luminozitate de încetinire , corespunzătoare energiei electromagnetice radiate de un pulsar datorită rotației sale rapide și a câmpului său magnetic intens.

Luminozitatea obișnuită a unei stele nu este cel mai energetic proces din astrofizică. De exemplu, luminozitatea pulsarilor cu energie de decelerare ca PSR B0531 + 21 (pulsarul Crab), este de 200.000 de ori mai mare decât luminozitatea soarelui . Luminozitatea de acumulare, emisă în principal în domeniul razelor X, atinge cu ușurință 10 31 W, sau de câteva zeci de mii de ori luminozitatea Soarelui. Luminozitatea neutrinică a unei stele masive la sfârșitul vieții sale este mult mai mare decât luminozitatea sa electromagnetică, deoarece reacțiile nucleare care produc energia stelei produc mult mai mulți neutrini decât radiația electromagnetică. De exemplu, în timpul fazei de ardere a siliciului într-o stea de 20 de mase solare , luminozitatea electromagnetică este estimată la 4,4 × 10 31 W (aproximativ 100 000 de luminozități solare), în timp ce luminozitatea neutrinei atinge 3,3 × 10 38 W, de aproape 10 milioane de ori luminozitatea electromagnetică a stelei. În timpul imploziei inimii unei stele masive, inițierea stadiului de supernova , luminozitatea neutrinului atinge 10 45 W. În cele din urmă, evenimentele care au dat naștere celor mai violente eliberări de energie din univers corespund fuziunii a două stele de neutroni sau negru. găuri de aceeași masă, a căror luminozitate gravitațională se apropie de luminozitatea lui Planck , adică aproximativ 10 52 W.

Note și referințe

conform acestei definiții, luminozitatea nu mai este cantitatea totală de energie radiată, ci doar energia radiată într-un anumit interval de frecvențe sau lungimi de undă

Vezi și tu

Articole similare