O que é luminosidade e o que isso nos diz?

Quão brilhante é uma estrela? Um planeta? Uma galáxia? Quando os astrônomos querem responder a essas perguntas, expressam o brilho desses objetos usando o termo "luminosidade". Descreve o brilho de um objeto no espaço. Estrelas e galáxias emitem vários formas de luz. o que tipo da luz que emitem ou irradiam diz como são energéticos. Se o objeto é um planeta, ele não emite luz; isso reflete isso. No entanto, os astrônomos também usam o termo "luminosidade" para discutir o brilho planetário.

Quanto maior, maior a luminosidade de um objeto, mais brilhante ele aparece. Um objeto pode ser muito luminoso em vários modos de onda de luz, desde luz visível, raios-x, ultravioleta, infravermelho, microondas até rádio e raios gama, muitas vezes depende da intensidade da luz emitida, que é uma função da energia do objeto é.

A maioria das pessoas pode ter uma idéia muito geral da luminosidade de um objeto simplesmente olhando para ele. Se parecer brilhante, tem uma luminosidade mais alta do que se estiver fraca. No entanto, essa aparência pode ser enganosa. A distância também afeta o brilho aparente de um objeto. Uma estrela distante, mas muito energética, pode parecer mais fraca para nós do que uma energia mais baixa, mas mais próxima.

Os astrônomos determinam a luminosidade de uma estrela observando seu tamanho e sua temperatura efetiva. A temperatura efetiva é expressa em graus Kelvin, então o Sol é 5777 kelvins. Um quasar (um objeto distante e hiperenergético no centro de uma galáxia massiva) pode atingir 10 trilhões de graus Kelvin. Cada uma de suas temperaturas efetivas resulta em um brilho diferente para o objeto. O quasar, no entanto, está muito longe e, portanto, parece sombrio.

A luminosidade que importa quando se trata de entender o que está alimentando um objeto, das estrelas aos quasares, é a luminosidade intrínseca. Essa é uma medida da quantidade de energia que realmente emite em todas as direções a cada segundo, independentemente de onde esteja no universo. É uma maneira de entender os processos dentro do objeto que ajudam a torná-lo brilhante.

Outra maneira de deduzir a luminosidade de uma estrela é medir seu brilho aparente (como ele aparece nos olhos) e compará-lo à sua distância. Estrelas que estão mais distantes parecem mais escuras do que aquelas mais próximas de nós, por exemplo. No entanto, um objeto também pode ter uma aparência fraca, porque a luz está sendo absorvida pelo gás e pela poeira que estão entre nós. Para obter uma medida precisa da luminosidade de um objeto celeste, os astrônomos usam instrumentos especializados, como um bolômetro. Na astronomia, eles são usados ​​principalmente em comprimentos de onda de rádio - em particular na faixa do submilímetro. Na maioria dos casos, esses instrumentos são especialmente resfriados até um grau acima do zero absoluto para serem os mais sensíveis.

Outra maneira de entender e medir o brilho de um objeto é através de sua magnitude. É uma coisa útil saber se você está observando as estrelas, pois ajuda a entender como os observadores podem se referir ao brilho das estrelas em relação um ao outro. O número de magnitude leva em consideração a luminosidade e a distância de um objeto. Essencialmente, um objeto de segunda magnitude é cerca de duas vezes e meia mais brilhante que um de terceira magnitude e duas vezes e meia mais escuro que um objeto de primeira magnitude. Quanto menor o número, mais brilhante a magnitude. O Sol, por exemplo, tem magnitude -26,7. A estrela Sirius tem magnitude -1,46. É 70 vezes mais luminoso que o Sol, mas fica a 8,6 anos-luz de distância e é ligeiramente ofuscado pela distância. É importante entender que um objeto muito brilhante a uma grande distância pode parecer muito escuro por causa da distância, enquanto um objeto escuro muito mais próximo pode "parecer" mais brilhante.

A magnitude aparente é o brilho de um objeto como ele aparece no céu enquanto o observamos, independentemente de quão longe ele esteja. A magnitude absoluta é realmente uma medida da intrínseco brilho de um objeto. A magnitude absoluta não se importa realmente com a distância; a estrela ou galáxia ainda emitirá essa quantidade de energia, não importa a que distância o observador esteja. Isso torna mais útil ajudar a entender como um objeto é brilhante, quente e grande.

Na maioria dos casos, a luminosidade visa relacionar quanta energia está sendo emitida por um objeto em todas as formas de luz que ele irradia (visual, infravermelho, raio-x, etc.). Luminosidade é o termo que aplicamos a todos os comprimentos de onda, independentemente de onde estejam no espectro eletromagnético. Os astrônomos estudam os diferentes comprimentos de onda da luz dos objetos celestes pegando a luz que entra e usando um espectrômetro ou espectroscópio para "quebrar" a luz em seus comprimentos de onda componentes. Esse método é chamado de "espectroscopia" e oferece uma grande visão dos processos que fazem os objetos brilharem.

Cada objeto celeste é brilhante em comprimentos de onda específicos da luz; por exemplo, estrelas de nêutrons são tipicamente muito brilhantes no raio X e rádio bandas (embora nem sempre; alguns são mais brilhantes em raios gama). Diz-se que esses objetos têm alta luminosidade de raio-x e rádio. Eles geralmente têm níveis muito baixos ótico luminosidades.

As estrelas irradiam em conjuntos muito amplos de comprimentos de onda, do visível ao infravermelho e ultravioleta; algumas estrelas muito enérgicas também são brilhantes em rádio e raios-x. Os buracos negros centrais das galáxias estão em regiões que emitem enormes quantidades de raios-x, raios-gama e frequências de rádio, mas podem parecer bastante escuras na luz visível. As nuvens aquecidas de gás e poeira, onde nascem as estrelas, podem ser muito brilhantes na luz infravermelha e visível. Os recém-nascidos são bastante brilhantes à luz ultravioleta e visível.

• O brilho de um objeto é chamado de luminosidade.
• O brilho de um objeto no espaço é geralmente definido por uma figura numérica chamada sua magnitude.
• Os objetos podem ser "brilhantes" em mais de um conjunto de comprimentos de onda. Por exemplo, o Sol é brilhante sob luz óptica (visível), mas também é considerado brilhante em raios-x às vezes, além de ultravioleta e infravermelho.

• Cool Cosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• “Luminosidade | COSMOS." Centro de Astrofísica e Supercomputação, astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. "O sistema de magnitude estelar: medindo o brilho". Sky & Telescope, 24 de maio de 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Editado e revisado por Carolyn Collins Petersen