仰望星空,最亮的星星是最大吗,它们亮度怎么认定和划分?

我们仰望星空,看到好像有无数颗星星,有的很亮,有的很暗淡。其实天上肉眼可看到的星星只有6000颗左右,而且最亮的并不一定最大,最暗的也不一定最小。那么天上星星亮度是怎么确定的呢?我们一起来学习了解。

  • 天上的星星亮度以星等来划分。

星等是人们对星星亮度的度量标准,这种标准有两个,一个叫绝对星等,一个叫视星等。

绝对星等只适用于自身能够发光发热的恒星类天体,是假定所有的恒星都在与我们10pc(秒差距,天体距离单位,1秒差距约3.26光年)距离,我们看到的亮度,也就是恒星在同一起跑线上我们看到的亮度。

而实际上,恒星有远有近,而且距离相差很大,有的只有几光年,有的有成百上千甚至数十上百亿光年,这样,我们看到的天体就反应不了其实际亮度,距离太远的恒星,即使再亮,也会表现得很暗淡,甚至看不见,如亮度最大的恒星r136ai,我们肉眼无法看到;而太阳这样在恒星中并不算亮的恒星,却亮得耀眼。

因此我们肉眼看到的星星亮度不能反映其绝对星等亮度,而是感觉亮度,这个亮度叫目视星等,简称视星等。视星等既适用于恒星,也适用于本身不发光,只是依靠反射恒星光而发光的行星。

因此,绝对星等和视星等有着不同的意义,但它们星等的等级设置是一样的。

  • 星等的数值。

不管是绝对星等还是视星等,都以数值来表示,星等数值越大表示星星的亮度越小,数值越小表示星星亮度越大,还有负数,负得越多越亮。这两种星等的等级之间亮度比较,每一等亮度相差都以2.512倍计算,这样1等星和6等星相差5等,亮度就相差约100倍。因此星等亮度比较是以2.512为底数,等级差为幂次方的值。

肉眼看星空,有良好目力在空气视宁度很好的黑暗夜空,最暗极限可看到6等星,看到最远的恒星是约7000光年的海山二,其视星等为﹢4.6等。肉眼看到天上最亮的行星为金星,最亮时视星等可达-4.6等;最亮的恒星是天狼星,最亮时视星等可达-1.46等。因此看起来金星要比天狼星亮18倍。

但金星是行星,本身不发光,是依靠反射太阳光才发光的,因此没有绝对星等。其之所以成为除了太阳和月亮,全天最亮的星星,是因为距离我们很近,最近时不到5000万千米;而天狼星是恒星,本身发光发热,绝对星等达到﹢1.42等,看起来却还是没有金星亮。这是因为天狼星距离我们8.6光年,1光年约为9.46万亿千米,比金星距离我们远160多万倍。这就是视星等和绝对星等不一样的意义所在。

天狼星是一个双星系统,前面说的绝对星等是指天狼星A,是一颗蓝矮星,而天狼星B是一颗白矮星,体积和亮度都很小,绝对星等为﹢11.18。

  • 太阳的星等与一些恒星亮度比较。

太阳绝对星等为﹢4.83,比天狼星A亮度小了3.41等,天狼星比太阳亮度要大23倍多。太阳由于距离我们很近,因此看起来太亮了,亮的刺眼,视星等达到-26.78等,比天狼星视星等大25.32等,也就是要亮134亿多倍。但如果天狼星与太阳与我们同等距离时,天狼星就比太阳亮18倍。海山二绝对星等为-8.6,比太阳大了13.43等,因此亮度要比太阳大23.6万倍,但肉眼看起来只能勉强看到。

如果用现代望远镜观察,就能够看到很远很暗的恒星和,星等之间的差距就很大。从视星等来说,哈勃空间望远镜最暗可以观测到28等星,是人眼分辨率的6亿多倍;而现在发现质量最大的恒星r136a1星绝对星等为-12.5等,其绝对亮度是太阳的856万倍;最小绝对星等的恒星为2MASS J0523-1403,这是一颗距离我们40.3光年的红矮星,其直径只有太阳的9%,质量约为太阳的7.23%,视星等只有﹢21.05等,不但肉眼看不到,就是最好的空间望远镜也很难看到,其绝对星等约为﹢20.6等,只有太阳亮度的200万分之一。

  • 确定恒星绝对星等的方法有多种。

恒星质量越大,导致中心核聚变的压力就越大,核聚变反应就越快越剧烈,因此发出的辐射就越大,恒星就越亮。因此人们通过光谱法把恒星分为若干等级。通过对恒星的光谱分析,一般就能够知道这颗恒星的质量,由此知道这颗恒星的绝对星等了。

现代科学有许多测量和计算遥远恒星亮度和绝对星等的方法,通过光谱分析可以得出恒星质量和演化阶段,而视星等是人眼直观对星星亮度的界定,因此任何只要被人类观测到的恒星,首先都可以确定出它的视星等。

视星等和绝对星等有一个换算公式,表述为:m=M-5log(d0/d)或M=m+5log(d0/d)。式中,m表示目视星等,M表示绝对星等,d0为10秒差距(32.6光年),d为天体实际距离。这里有两个公式,前面公式是已知绝对星等换算出目视星等,后面公式是已知目视星等换算出绝对星等。

根据这个公式,只要知道了恒星的视星等和距离,就可以换算出恒星的绝对星等;同样知道了恒星的绝对星等和视星等,也可以换算出恒星与我们的距离。

这只是一种较为简单的换算方法,在现代天体观测中,还有很多方法了解遥远天体,甚至百亿光年以外天体的方法,如标准烛光法等,这里就不一一介绍了。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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