57. Magnitudo absolut dan luminositas bintang.
Magnitudo absolut (M) didefinisikan sebagai magnitudo semu suatu benda jika jaraknya 10 parsec dari pengamat. Magnitudo bolometrik absolut Matahari adalah +4,7.
Jika magnitudo semu dan jarak ke benda diketahui, maka magnitudo absolut dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
dimana d0 = 10 pc ≈ 32.616 tahun cahaya
Oleh karena itu, jika besaran semu dan magnitudo mutlak diketahui, jarak dapat dihitung dengan menggunakan rumus 
Besaran absolut berhubungan dengan luminositas melalui hubungan berikut: 
di mana dan adalah luminositas dan magnitudo absolut Matahari. Biasanya = 1
58. Diagram spektrum-luminositas Hertzsprung-Russell
Pada awal abad ke-20. Astronom Denmark Hertzsprung dan, kemudian, astrofisikawan Amerika Russell menetapkan adanya hubungan antara jenis spektrum dan luminositas bintang. Ketergantungan ini diilustrasikan oleh grafik, pada satu sumbu di mana kelas spektral diplot, dan pada sumbu lainnya - besaran absolut. Grafik seperti ini disebut diagram spektrum-luminositas atau diagram Hertzsprung-Russell.
Posisi setiap bintang pada satu titik atau lainnya pada diagram ditentukan oleh sifat fisik dan tahap evolusinya. Luminositas memungkinkan untuk mengidentifikasi berbagai kelompok bintang yang disatukan oleh sifat fisik yang sama, dan untuk membangun hubungan antara beberapa karakteristik fisiknya, dan juga membantu memecahkan sejumlah masalah lainnya. Bagian atas diagram berhubungan dengan bintang dengan luminositas tinggi. Bagian bawah diagram ditempati oleh bintang-bintang dengan luminositas rendah. Sisi kiri diagram berisi bintang-bintang panas, dan sisi kanan berisi bintang-bintang yang lebih dingin.
Di bagian atas diagram terdapat bintang-bintang dengan luminositas terbesar, bintang-bintang yang dibedakan berdasarkan luminositasnya yang tinggi. Bintang-bintang di bagian bawah diagram memiliki luminositas rendah dan disebut katai. Diagonal paling kaya bintang, dari kiri ke bawah ke kanan, disebut deret utama. Bintang-bintang terletak di sepanjang itu, dari yang terpanas (di atas) hingga yang terdingin (di bawah).
Bintang-bintang tersebar sangat tidak merata pada diagram Hertzsprung-Russell, yang berhubungan dengan adanya hubungan tertentu antara luminositas dan suhu bintang. Hal ini paling jelas diungkapkan untuk bintang deret utama. Namun, dimungkinkan untuk mengidentifikasi sejumlah sekuens lain yang memiliki dispersi jauh lebih besar daripada sekuens utama. Hal ini menunjukkan bahwa beberapa kelompok bintang tertentu memiliki ketergantungan individu.
Urutan yang dipertimbangkan disebut kelas luminositas dan ditandai dengan angka Romawi dari I sampai VII, ditempatkan setelah nama kelas spektral. Klasifikasi lengkap bintang ternyata bergantung pada dua parameter: suhu dan luminositas. Matahari termasuk dalam kelas luminositas V dan sebutan spektrumnya adalah G2V. Klasifikasi bintang yang diterima saat ini disebut ICC (Morgana, Kinana, Kelman).
Kelas luminositas I - raksasa super; Bintang-bintang ini menempati bagian atas diagram spektrum-luminositas dan dibagi menjadi beberapa urutan.
Luminositas kelas II - raksasa terang.
Luminositas kelas III - raksasa.
Luminositas kelas IV - subraksasa. Tiga kelas terakhir terletak pada diagram antara wilayah supergiant dan deret utama.
Kelas luminositas V - bintang deret utama.
Luminositas kelas VI - subkurcaci terang. Mereka membentuk barisan yang lewat di bawah barisan utama sekitar satu magnitudo, dimulai dari kelas A0 ke kanan.
Luminositas kelas VII. katai putih. Mereka memiliki luminositas yang sangat rendah dan menempati bagian bawah diagram.
Kepemilikan bintang pada kelas luminositas tertentu ditentukan berdasarkan fitur tambahan khusus dari klasifikasi spektral
Kilau
Untuk waktu yang lama, para astronom percaya bahwa perbedaan kecerahan bintang hanya disebabkan oleh jaraknya: semakin jauh bintang, semakin kurang terang tampilannya. Namun ketika jarak ke bintang-bintang diketahui, para astronom menemukan bahwa terkadang bintang-bintang yang lebih jauh mempunyai kecerahan yang lebih besar. Ini berarti bahwa kecerahan bintang yang tampak tidak hanya bergantung pada jaraknya, tetapi juga pada kekuatan cahaya sebenarnya, yaitu luminositasnya. Luminositas suatu bintang bergantung pada ukuran permukaan bintang dan suhunya. Luminositas suatu bintang menunjukkan intensitas cahaya sebenarnya dibandingkan dengan intensitas cahaya Matahari. Misalnya, jika dikatakan bahwa luminositas Sirius adalah 17, ini berarti intensitas cahaya sebenarnya 17 kali lebih besar dari intensitas Matahari.
Dengan menentukan luminositas bintang, para astronom menemukan bahwa banyak bintang yang ribuan kali lebih terang dari Matahari, misalnya luminositas Deneb (alpha Cygnus) adalah 9400. Di antara bintang-bintang ada yang memancarkan ratusan ribu kali lebih banyak. lebih terang dari Matahari. Contohnya adalah bintang yang dilambangkan dengan huruf S pada konstelasi Dorado. Ia bersinar 1.000.000 kali lebih terang dari Matahari. Bintang lain memiliki luminositas yang sama atau hampir sama dengan Matahari kita, misalnya Altair (Alpha Aquila) -8. Ada bintang yang luminositasnya dinyatakan dalam seperseribu, artinya intensitas cahayanya ratusan kali lebih kecil dari Matahari.
Warna, suhu dan komposisi bintang
Bintang mempunyai warna yang berbeda-beda. Misalnya Vega dan Deneb berwarna putih, Capella berwarna kekuningan, dan Betelgeuse berwarna kemerahan. Semakin rendah suhu sebuah bintang, semakin merah warnanya. Suhu bintang putih mencapai 30.000 bahkan 100.000 derajat; suhu bintang kuning sekitar 6000 derajat, dan suhu bintang merah 3000 derajat ke bawah.
Bintang terdiri dari zat gas panas: hidrogen, helium, besi, natrium, karbon, oksigen dan lain-lain.
Gugusan bintang
Bintang-bintang di ruang galaksi yang luas tersebar cukup merata. Namun sebagian masih menumpuk di tempat-tempat tertentu. Tentu saja, jarak antar bintang pun masih sangat jauh. Namun karena jaraknya yang sangat jauh, bintang-bintang yang letaknya berdekatan tersebut terlihat seperti gugus bintang. Itu sebabnya mereka disebut demikian. Gugus bintang yang paling terkenal adalah Pleiades di konstelasi Taurus. Dengan mata telanjang, 6-7 bintang dapat dibedakan di Pleiades, yang letaknya sangat berdekatan satu sama lain. Melalui teleskop, lebih dari seratus di antaranya terlihat di area kecil. Ini adalah salah satu gugus di mana bintang-bintang membentuk sistem yang kurang lebih terisolasi, dihubungkan oleh pergerakan umum di ruang angkasa. Diameter gugus bintang ini sekitar 50 tahun cahaya. Namun meski bintang-bintang di gugus ini tampak sangat dekat, jarak mereka sebenarnya cukup jauh. Di konstelasi yang sama, di sekitar bintang utama - paling terang - kemerahan Al-debaran, terdapat gugus bintang lain yang lebih tersebar - Hyades.
Beberapa gugus bintang tampak kabur dan kabur pada teleskop yang lemah. Pada teleskop yang lebih canggih, bintik-bintik ini, terutama di bagian tepinya, terpecah menjadi bintang-bintang individual. Teleskop besar memungkinkan untuk menetapkan bahwa ini adalah gugus bintang yang sangat dekat dan berbentuk bola. Oleh karena itu, cluster seperti ini disebut globular. Lebih dari seratus gugus bintang globular kini diketahui. Semuanya sangat jauh dari kita. Masing-masing terdiri dari ratusan ribu bintang.
Pertanyaan tentang apa itu dunia bintang rupanya merupakan salah satu pertanyaan pertama yang dihadapi umat manusia sejak awal peradaban. Siapa pun yang merenungkan langit berbintang tanpa sadar menghubungkan bintang-bintang paling terang satu sama lain ke dalam bentuk yang paling sederhana - kotak, segitiga, salib, tanpa disadari menjadi pencipta peta langit berbintangnya sendiri. Nenek moyang kita mengikuti jalan yang sama, membagi langit berbintang menjadi kombinasi bintang yang dapat dibedakan dengan jelas yang disebut rasi bintang. Dalam budaya kuno kita menemukan referensi ke rasi bintang pertama, yang diidentikkan dengan simbol para dewa atau mitos, yang sampai kepada kita dalam bentuk nama puitis - rasi Orion, rasi bintang Canes Venatici, rasi bintang Andromeda, dll. Nama-nama ini seolah melambangkan gagasan nenek moyang kita tentang keabadian dan kekekalan alam semesta, keteguhan dan kekekalan harmoni kosmos.
Kecerahan E suatu bintang, yang ditentukan oleh magnitudo tampak, berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Untuk mengetahui radiasi sebenarnya suatu bintang, perlu untuk mengecualikan pengaruh jaraknya. Mari kita sepakat untuk menyebut kecerahan absolut sebagai kecerahan yang dimiliki sebuah bintang jika ia berada pada jarak 10 parsec dari pengamat (1 parsec tahun cahaya km). Maka rumusnya valid
yang jaraknya dinyatakan dalam parsec.
Magnitudo nyata juga bergantung pada jarak. Besaran bintang jika berada pada jarak 10 parsec dari pengamat disebut magnitudo absolut dan dilambangkan dengan huruf M. Dengan menerapkan rumus (1) dan (5), kita memperoleh
dari mana, mengambil logaritma dan mentransformasikannya, kita menemukannya
Dengan menggunakan rumus ini, dengan mengetahui besaran semu dan jarak, maka besaran mutlak M dapat dihitung.
Luminositas suatu bintang adalah perbandingan intensitas cahayanya dengan intensitas Matahari, yang dianggap sebagai satu kesatuan. Jika kita menyatakan magnitudo absolut Matahari, maka luminositas bintang L dihitung menggunakan rumus
Karena pada sinar V magnitudo mutlak Matahari sama, rumus terakhir mendapat ekspresi numerik
Mengetahui luminositas suatu bintang, kita dapat menghitung jari-jarinya, dengan asumsi bahwa bintang tersebut berbentuk bola dan piringan bintang tersebut memiliki kecerahan yang sama baik di pusat maupun di tepinya. Luas piringan adalah sama, yang menyatakan kecerahan piringan dengan I, yaitu jika setiap meter persegi memancarkan energi radiasi sebesar I joule per detik, maka kita memperoleh energi yang dipancarkan oleh piringan bintang. Demikian pula, energi yang dipancarkan oleh piringan matahari adalah Membagi ekspresi pertama dengan ekspresi kedua, kita memperoleh luminositas bintang
Dari teori radiasi termal diketahui bahwa
dan maka dari itu
Suhu T yang termasuk dalam rumus ini sedikit berbeda dengan suhu yang ditentukan oleh indeks warna, tetapi hal ini dapat diabaikan dan jari-jari bintang akan menjadi
Ciri-ciri fisik dasar bintang: luminositas, besaran absolut dan semu, massa, suhu, ukuran, spektrum.
Kilau– energi yang dipancarkan oleh bintang atau benda langit lainnya per satuan waktu. Biasanya diberikan dalam satuan luminositas matahari, dinyatakan dengan rumus log (L/Lc) = 0,4 (Mc – M), dengan L dan M adalah luminositas dan magnitudo absolut sumber, Lc dan Mc adalah nilai yang sesuai untuk Matahari (Mc = +4 ,83). Juga ditentukan oleh rumus L=4рR 2 уT 4. Diketahui bintang-bintang yang luminositasnya berkali-kali lipat lebih besar daripada luminositas Matahari. Luminositas Aldebaran adalah 160, dan Rigel 80.000 kali lebih besar dari Matahari. Namun sebagian besar bintang memiliki luminositas yang sebanding atau kurang dari Matahari.
Besaran – ukuran kecerahan sebuah bintang. Zv. tidak memberikan gambaran sebenarnya tentang kekuatan radiasi bintang. Bintang redup yang dekat dengan Bumi mungkin tampak lebih terang dibandingkan bintang terang jauh karena fluks radiasi yang diterima darinya berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. WV yang terlihat - kilauan bintang yang dilihat pengamat ketika melihat ke langit. Zv mutlak - ukuran kecerahan sebenarnya, mewakili tingkat kecemerlangan sebuah bintang jika ia berada pada jarak 10 pc. Hipparchus menemukan sistem bintang tampak. pada abad ke-2 SM. Bintang diberi nomor berdasarkan kecerahannya; bintang paling terang berkekuatan 1, dan yang paling redup berkekuatan 6. Semua R. abad ke-19 sistem ini telah dimodifikasi. Skala modern Z.v. didirikan dengan menentukan Z.v. sampel perwakilan bintang-bintang di dekat utara. kutub dunia (seri kutub utara). Berdasarkan mereka, Zv ditentukan. semua bintang lainnya. Ini adalah skala logaritmik, dimana bintang berkekuatan 1 100 kali lebih terang dari bintang berkekuatan 6. Ketika akurasi pengukuran meningkat, sepersepuluh harus diperkenalkan. Bintang paling terang memiliki magnitudo lebih terang dari 1, dan beberapa bahkan memiliki magnitudo negatif.
Massa bintang – parameter yang ditentukan secara langsung hanya untuk komponen bintang ganda dengan orbit dan jarak yang diketahui (M 1 + M 2 = R 3 / T 2). Itu. Massa dari hanya beberapa lusin bintang telah diketahui, tetapi untuk jumlah yang jauh lebih besar, massanya dapat ditentukan dari hubungan massa-luminositas. Massa yang lebih besar dari 40 massa matahari dan kurang dari 0,1 massa matahari sangat jarang terjadi. Kebanyakan bintang memiliki massa lebih kecil dari Matahari. Suhu di pusat bintang-bintang tersebut tidak dapat mencapai tingkat di mana reaksi fusi nuklir dimulai, dan satu-satunya sumber energinya adalah kompresi Kelvin–Helmholtz. Benda-benda seperti itu disebut katai coklat.
Hubungan massa-luminositas, ditemukan pada tahun 1924 oleh Eddington, hubungan antara luminositas L dan massa bintang M. Hubungan tersebut berbentuk L/Lc = (M/Mc) a, dengan Lc dan Mc masing-masing adalah luminositas dan massa Matahari, nilainya A biasanya terletak pada kisaran 3-5. Hubungan ini berasal dari fakta bahwa sifat-sifat bintang normal yang diamati terutama ditentukan oleh massanya. Hubungan bintang katai ini sesuai dengan pengamatan. Hal ini diyakini juga berlaku untuk makhluk super raksasa dan raksasa, meskipun massanya sulit diukur secara langsung. Hubungan tersebut tidak berlaku untuk katai putih, karena meningkatkan luminositasnya.
Suhunya luar biasa– suhu wilayah tertentu pada bintang. Ini adalah salah satu karakteristik fisik terpenting dari suatu benda. Namun, karena suhu di berbagai wilayah bintang berbeda-beda, dan juga karena suhu merupakan besaran termodinamika yang bergantung pada aliran radiasi elektromagnetik dan keberadaan berbagai atom, ion, dan inti di wilayah atmosfer bintang tertentu, semua perbedaan ini disatukan dengan suhu efektif yang berkaitan erat dengan radiasi bintang di fotosfer. Suhu efektif, parameter yang mencirikan jumlah total energi yang dipancarkan bintang per satuan luas permukaannya. Ini adalah metode yang jelas untuk menggambarkan suhu bintang. Ini. ditentukan melalui suhu benda yang benar-benar hitam, yang menurut hukum Stefan-Boltzmann, akan memancarkan daya per satuan luas permukaan yang sama dengan bintang. Meskipun detail spektrum bintang berbeda secara signifikan dari spektrum benda yang benar-benar hitam, suhu efektif mencirikan energi gas di lapisan luar fotosfer bintang dan memungkinkan, menggunakan hukum perpindahan Wien (l max = 0,29 /T), untuk menentukan pada panjang gelombang berapa terdapat radiasi bintang maksimum, dan juga warna bintang.
Oleh ukuran bintang dibagi menjadi katai, sub katai, bintang normal, raksasa, sub raksasa, dan super raksasa.
Jangkauan bintang bergantung pada suhu, tekanan, kepadatan gas di fotosfernya, kekuatan medan magnet, dan bahan kimianya. komposisi.
Kelas spektral, klasifikasi bintang menurut spektrumnya (terutama menurut intensitas garis spektrum), pertama kali diperkenalkan oleh orang Italia. astronom Secchi. Penunjukan huruf diperkenalkan, yang dimodifikasi seiring dengan berkembangnya pengetahuan tentang proses internal. struktur bintang. Warna suatu bintang bergantung pada suhu permukaannya, begitu pula di zaman modern. Klasifikasi spektral Draper (Harvard) S.k. diatur dalam urutan suhu:
Diagram Hertzsprung–Russell, grafik yang memungkinkan Anda menentukan dua karakteristik dasar bintang, menyatakan hubungan antara besaran absolut dan suhu. Dinamakan berdasarkan nama astronom Denmark Hertzsprung dan astronom Amerika Russell, yang menerbitkan diagram pertama pada tahun 1914. Bintang-bintang terpanas terletak di sebelah kiri diagram, dan bintang-bintang dengan luminositas tertinggi berada di atas. Dari pojok kiri atas ke kanan bawah berjalan deret utama, mencerminkan evolusi bintang, dan diakhiri dengan bintang katai. Kebanyakan bintang termasuk dalam urutan ini. Matahari juga termasuk dalam urutan ini. Di atas urutan ini, subraksasa, superraksasa, dan raksasa berada dalam urutan yang ditunjukkan, di bawah - subkursi dan katai putih. Kelompok bintang-bintang ini disebut kelas luminositas.
Kondisi kesetimbangan: seperti diketahui, bintang adalah satu-satunya objek alam yang di dalamnya terjadi reaksi fusi termonuklir yang tidak terkendali, yang disertai dengan pelepasan sejumlah besar energi dan menentukan suhu bintang. Kebanyakan bintang berada dalam keadaan stasioner, yaitu tidak meledak. Beberapa bintang meledak (disebut nova dan supernova). Mengapa bintang pada umumnya berada dalam keadaan setimbang? Kekuatan ledakan nuklir pada bintang diam diimbangi oleh gaya gravitasi, itulah sebabnya bintang-bintang ini menjaga keseimbangan.
- Perhitungan dimensi linier seorang termasyhur dari dimensi sudut dan jarak yang diketahui.
Luminositas bintang Kilau bintang, intensitas cahaya suatu bintang, yaitu besarnya fluks cahaya yang dipancarkan suatu bintang, yang terkandung dalam satuan sudut padat. Istilah "luminositas bintang" tidak sesuai dengan istilah "luminositas" fotometri umum. Radiasi matahari suatu bintang dapat mengacu pada wilayah spektrum bintang mana pun (radiasi matahari visual suatu bintang, radiasi matahari fotografis suatu bintang, dll.) atau radiasi totalnya (radiasi matahari bolometrik suatu bintang). Luminositas suatu bintang biasanya dinyatakan dalam satuan luminositas matahari, sama dengan 3·1027 lilin internasional, atau 3,8·1033 erg/detik. Luminositas masing-masing bintang sangat berbeda satu sama lain: ada bintang yang luminositas bolometriknya mencapai setengah juta dalam satuan luminositas matahari (bintang super raksasa kelas spektral O), serta bintang dengan luminositas bolometrik ratusan ribu kali lebih kecil dari bintang-bintang tersebut. Matahari. Dipercaya bahwa ada bintang dengan luminositas yang lebih rendah. Selain massa, jari-jari, dan suhu permukaan bintang, luminositas adalah karakteristik bintang yang paling penting. Hubungan antara karakteristik bintang ini dibahas dalam astrofisika teoretis. Posisi bintang L berhubungan dengan absolut besarnya M kecanduan:
M = - 2,5 log L + 4,77.
Lihat juga Seni. Bintang atau T. dengan dia.
Ensiklopedia Besar Soviet. - M.: Ensiklopedia Soviet. 1969-1978 .
Lihat apa itu "Luminositas bintang" di kamus lain:
Dalam fisika umum, luminositas adalah kerapatan fluks energi cahaya dalam arah tertentu. Dalam fisika partikel eksperimental, luminositas adalah parameter akselerator atau penumbuk yang mencirikan intensitas tumbukan balok yang bertabrakan... Wikipedia
Kuantitas yang diukur dengan rasio total energi yang dipancarkan sebuah bintang terhadap waktu emisi. Satuan bintang S. dalam SI adalah watt. S. Matahari, sama dengan 3,86 1026 W, digunakan sebagai satuan luminositas bintang lain ... Kamus Astronomi
Luminositas adalah istilah yang digunakan untuk menyebutkan besaran fisika tertentu. Daftar Isi 1 Luminositas fotometrik 2 Luminositas benda langit ... Wikipedia
Kekuatan radiasi bintang. Biasanya dinyatakan dalam satuan yang sama dengan luminositas matahari L? = 3,86?1026 W... Kamus Ensiklopedis Besar
Benda langit yang bersinar panas seperti Matahari. Bintang bervariasi dalam ukuran, suhu dan kecerahan. Dalam banyak hal, Matahari adalah bintang yang khas, meskipun tampak jauh lebih terang dan lebih besar daripada bintang lainnya, karena letaknya lebih dekat dengan... ... Ensiklopedia Collier
I Luminositas pada suatu titik di suatu permukaan, perbandingan fluks cahaya (Lihat Fluks cahaya) yang memancar dari elemen permukaan kecil yang memuat suatu titik tertentu dengan luas elemen tersebut. Salah satu besaran cahaya (Lihat Besaran cahaya)... ... Ensiklopedia Besar Soviet
LUMINOSITAS, kecerahan absolut sebuah BINTANG, jumlah energi yang dipancarkan permukaannya per detik. Dinyatakan dalam watt (joule per detik) atau satuan kecerahan matahari. Luminositas bolometrik mengukur kekuatan total cahaya bintang per... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis
LUMINOSITAS bintang, kekuatan radiasi. Biasanya dinyatakan dalam satuan yang sama dengan luminositas Matahari L¤ = 3,86×1026 W... kamus ensiklopedis
Bintang berukuran besar dan luminositas tinggi. Jari-jari raksasa itu mencapai 1000 jari-jari matahari, dan luminositasnya 1000 kali lebih besar dari luminositas Matahari. Raksasa mempunyai kepadatan rata-rata yang rendah karena cangkangnya yang panjang dan jarang. Untuk beberapa... ... Kamus Astronomi
Bintang, kekuatan radiasi. Biasanya dinyatakan dalam satuan luminositas matahari 1,0 = 3,86*1026 W... Ilmu pengetahuan Alam. kamus ensiklopedis
