¿Qué es la luminosidad?

¿Qué tan brillante es una estrella? ¿Un planeta? Una galaxia? Cuando los astrónomos quieren responder a esas preguntas, expresan el brillo de estos objetos utilizando el término "luminosidad". Describe el brillo de un objeto en el espacio. Las estrellas y las galaxias emiten varias formas de luz. Qué tipo de luz que emiten o irradian dice cuán enérgicos son. Si el objeto es un planeta, no emite luz; lo refleja Sin embargo, los astrónomos también usan el término "luminosidad" para discutir los brillos planetarios.

Cuanto mayor es la luminosidad de un objeto, más brillante parece. Un objeto puede ser muy luminoso en múltiples longitudes de onda de luz, desde luz visible, rayos X, ultravioleta, infrarrojo, microondas, hasta radio y rayos gamma. A menudo depende de la intensidad de la luz que se emite, que es una función de cuán enérgico es el objeto.

Cada objeto en este cúmulo estelar, incluidas las nubes de gas y polvo, tiene un brillo que se puede describir como su luminosidad. El cúmulo estelar Pismis 24 también contiene la estrella Pismis 24-1b. ESO / IDA / Danish 1.5 / R. Gendler, U.G. Jørgensen, J. Skottfelt, K. Harpsøe

Luminosidad estelar

La mayoría de las personas pueden tener una idea muy general de la luminosidad de un objeto con solo mirarlo. Si parece brillante, tiene una luminosidad más alta que si es tenue. Sin embargo, esa apariencia puede ser engañosa. La distancia también afecta el brillo aparente de un objeto. Una estrella distante pero muy enérgica puede parecernos más tenue que una de menor energía, pero más cercana..

Una vista de la estrella Canopus, vista desde la Estación Espacial Internacional. Tiene una luminosidad 15,000 veces mayor que la del Sol. Se encuentra a 309 años luz de distancia de nosotros. NASA

Los astrónomos determinan la luminosidad de una estrella observando su tamaño y su temperatura efectiva. La temperatura efectiva se expresa en grados Kelvin, por lo que el Sol es 5777 kelvins. Un quásar (un objeto distante e hiperenergético en el centro de una galaxia masiva) podría tener hasta 10 billones de grados Kelvin. Cada una de sus temperaturas efectivas da como resultado un brillo diferente para el objeto. El quásar, sin embargo, está muy lejos, por lo que parece tenue. 

La luminosidad que importa a la hora de comprender lo que alimenta un objeto, desde las estrellas hasta los quásares, es la luminosidad intrínseca. Esa es una medida de la cantidad de energía que realmente emite en todas las direcciones cada segundo, independientemente de dónde se encuentre en el universo. Es una forma de entender los procesos dentro del objeto que ayudan a que sea brillante..

Otra forma de deducir la luminosidad de una estrella es medir su brillo aparente (cómo se ve a simple vista) y compararlo con su distancia. Las estrellas que están más lejos parecen más tenues que las más cercanas a nosotros, por ejemplo. Sin embargo, un objeto también puede verse oscuro porque la luz está siendo absorbida por el gas y el polvo que se encuentra entre nosotros. Para obtener una medida precisa de la luminosidad de un objeto celeste, los astrónomos utilizan instrumentos especializados, como un bolómetro. En astronomía, se utilizan principalmente en longitudes de onda de radio, en particular, el rango submilimétrico. En la mayoría de los casos, estos son instrumentos especialmente enfriados a un grado por encima del cero absoluto para ser sus más sensibles.

Luminosidad y Magnitud

Otra forma de entender y medir el brillo de un objeto es a través de su magnitud. Es útil saber si está mirando las estrellas, ya que le ayuda a comprender cómo los observadores pueden referirse al brillo de las estrellas entre sí. El número de magnitud tiene en cuenta la luminosidad de un objeto y su distancia. Esencialmente, un objeto de segunda magnitud es aproximadamente dos veces y media más brillante que uno de tercera magnitud, y dos veces y media menos brillante que un objeto de primera magnitud. Cuanto más bajo es el número, más brillante es la magnitud. El Sol, por ejemplo, es de magnitud -26.7. La estrella Sirio es de magnitud -1.46. Es 70 veces más luminosa que el Sol, pero se encuentra a 8,6 años luz de distancia y está ligeramente atenuada por la distancia. Es importante entender que un objeto muy brillante a una gran distancia puede aparecer muy oscuro debido a su distancia, mientras que un objeto oscuro que está mucho más cerca puede "verse" más brillante.

Todos los objetos en el universo tienen un brillo que se define por un número llamado "magnitud". Cada una de estas estrellas tiene una magnitud diferente. Observatorio Europeo del Sur

La magnitud aparente es el brillo de un objeto tal como aparece en el cielo mientras lo observamos, independientemente de qué tan lejos esté. La magnitud absoluta es realmente una medida de la intrínseco Brillo de un objeto. La magnitud absoluta realmente no se "preocupa" por la distancia; la estrella o galaxia aún emitirá esa cantidad de energía sin importar qué tan lejos esté el observador. Eso lo hace más útil para ayudar a comprender cuán brillante, caliente y grande es realmente un objeto. 

Luminosidad espectral

En la mayoría de los casos, la luminosidad pretende relacionar cuánta energía emite un objeto en todas las formas de luz que irradia (visual, infrarroja, rayos X, etc.). Luminosidad es el término que aplicamos a todas las longitudes de onda, independientemente de dónde se encuentren en el espectro electromagnético. Los astrónomos estudian las diferentes longitudes de onda de la luz de los objetos celestes tomando la luz entrante y usando un espectrómetro o espectroscopio para "romper" la luz en sus longitudes de onda componentes. Este método se llama "espectroscopía" y brinda una gran comprensión de los procesos que hacen que los objetos brillen.

Cada elemento en el universo tiene una "huella digital" espectral única. Los astrónomos usan estos espectros para determinar la composición de los objetos, y sus espectros también pueden revelar sus movimientos y otras características. NASA 

Cada objeto celeste es brillante en longitudes de onda específicas de luz; por ejemplo, las estrellas de neutrones son típicamente muy brillantes en los rayos X y las bandas de radio (aunque no siempre; algunas son más brillantes en rayos gamma). Se dice que estos objetos tienen altas radiografías y radio luminosidades. A menudo tienen luminosidades ópticas muy bajas..

Las estrellas irradian en conjuntos muy amplios de longitudes de onda, desde lo visible hasta lo infrarrojo y ultravioleta; Algunas estrellas muy enérgicas también son brillantes en radio y rayos X. Los agujeros negros centrales de las galaxias se encuentran en regiones que emiten enormes cantidades de rayos X, rayos gamma y frecuencias de radio, pero pueden verse bastante tenues en la luz visible. Las nubes calientes de gas y polvo donde nacen las estrellas pueden ser muy brillantes en la luz infrarroja y visible. Los recién nacidos son bastante brillantes en la luz ultravioleta y visible.. 

Hechos rápidos

• El brillo de un objeto se llama luminosidad..
• El brillo de un objeto en el espacio a menudo se define por una figura numérica llamada magnitud.
• Los objetos pueden ser "brillantes" en más de un conjunto de longitudes de onda. Por ejemplo, el Sol es brillante en luz óptica (visible) pero a veces también se considera brillante en rayos X, así como en ultravioleta e infrarrojo..

Fuentes

• Cool Cosmos, coolcosmos.ipac.caltech.edu/cosmic_classroom/cosmic_reference/luminosity.html.
• "Luminosidad | COSMOS." Centro de Astrofísica y Supercomputación, astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Luminosity.
• MacRobert, Alan. "El sistema de magnitud estelar: medición del brillo". Cielo y telescopio, 24 de mayo de 2017, www.skyandtelescope.com/astronomy-resources/the-stellar-magnitude-system/.

Editado y revisado por Carolyn Collins Petersen