Что такое абсолютная и относительная (видимая) звездная величина?
Если посмотреть на усыпанное звездами ночное небо над головой, то можно увидеть, что не все звезды имеют одинаковую яркость. Некоторые звезды выглядят ярче других, а некоторые настолько тусклые, что их просто невозможно увидеть невооруженным глазом. Чтобы их увидеть, нужен телескоп.
Яркость звезд, наблюдаемая невооруженным глазом, измеряется по шкале, называемой звездной величиной. Определение яркости звезды называется ее светимостью. Когда вы смотрите на небо, наблюдая за звездами, яркость которых отличается от других, вы просто связываете их относительную яркость, сравнивая их звездную величину.
Самая яркая звезда будет иметь величину 1,0 или меньше, а очень слабая (тусклая) звезда будет иметь величину 6,0. Система классификации звезд на основе их яркости была разработана древнегреческим астрономом Гиппархом Родосским около 130 г. до н.э.
Он разделил звезды на шесть групп, причем самая яркая звезда имеет первую величину, а самая слабая — шестую величину. Хотя измерение яркости звезд — древняя идея, сейчас эта технология стала более сложной, поскольку астрономы используют современные инструменты для получения более точных показаний.
Теперь астрономы используют шкалу видимой и абсолютной звездной величины для определения яркости звезд и других объектов. Гипотетически размещая все объекты на стандартном эталонном расстоянии от наблюдателя, их светимости можно напрямую сравнивать друг с другом по звездной шкале.
Что такое абсолютная звездная величина?
Абсолютная звездная величина — это мера светимости звезды, которая показывает, насколько яркой будет звезда, если смотреть на нее с расстояния 10 парсеков, или 32,58 световых лет.
Это относится к тому факту, что для определения истинной яркости источника света нужно знать, как далеко он находится. Астрономы принимают 10 парсеков за стандартное расстояние и относятся к собственной яркости звезды как к ее абсолютной визуальной величине.
Абсолютная величина связана с собственной светимостью звезды. Символ абсолютной величины: M v.
Чем ярче объект, тем меньше числовое значение его абсолютной величины. Разница в 5 величин между абсолютными величинами двух объектов соответствует отношению их светимостей, равному 100, а разница в n величин по абсолютной величине соответствует отношению светимостей, равному 100 n/ 5 .
Например, звезда с абсолютной величиной M V = 3,0 будет в 100 раз ярче звезды с абсолютной величиной M V = 8,0.
Некоторые звезды, видимые невооруженным глазом, имеют настолько малую абсолютную величину, что казались бы достаточно яркими, чтобы затмить планеты и отбрасывать тени, если бы находились на расстоянии 10 парсеков от Земли. Примеры включают Ригель (-7,0), Денеб (-7,2), Наос (-6,0) и Бетельгейзе (-5,6). Для сравнения, Сириус имеет абсолютную звездную величину всего 1,4, что все же ярче Солнца, чья абсолютная визуальная звездная величина составляет 4,83.
Абсолютные величины звезд обычно колеблются примерно от -10 до +20. Абсолютные величины галактик могут быть намного ниже (ярче). Например, гигантская эллиптическая галактика M87 имеет абсолютную звездную величину -22 (т.е. такую же яркую, как примерно 60 000 звезд с величиной -10).
Некоторые активные галактические ядра (квазары , такие как CTA-102) могут достигать абсолютной величины, превышающей −32, что делает их наиболее яркими постоянными объектами в наблюдаемой Вселенной, хотя яркость этих объектов может меняться в течение астрономически коротких промежутков времени.
Рекордное оптическое послесвечение гамма-всплеска GRB 080319B достигло, согласно выводам ученых, абсолютной величины −38 на несколько десятков секунд.
Что такое видимая (относительная) звездная величина?
Видимая звездная величина — это мера того, насколько яркой выглядит звезда, если смотреть на нее с Земли. Видимая яркость — это один из способов выражения того, насколько ярким выглядит небесный объект при наблюдении с Земли.
Яркость и видимая величина означают одно и то же; а именно, насколько ярким кажется на Земле небесный объект, оцененный в исторической логарифмической системе величин. Видимая величина звезды (или объекта) зависит от ее собственной светимости, ее расстояния от Земли и любого ослабления света, вызванного межзвездной пылью на линии обзора наблюдателя.
Видимая величина связана с наблюдаемым потоком энергии от звезды. Сегодня астрономы используют более совершенную и продвинутую версию шкалы видимых величин Гиппарха для измерения яркости звезд фотографическими и электронными методами. Символ абсолютной величины – m v.
Шкала измерений обратно логарифмическая: чем ярче объект, тем меньше его звездная величина. Разница в 1,0 по величине соответствует коэффициенту яркости около 2,512. Например, звезда с величиной 2,0 в 2,512 раза ярче звезды с величиной 3,0, в 6,31 раза ярче звезды с величиной 4,0 и в 100 раз ярче звезды с величиной 7,0.
Самые яркие астрономические объекты имеют отрицательную видимую величину: например, Венера (-4,2) или Сириус (-1,46). Самые слабые звезды, видимые невооруженным глазом в самую темную ночь, имеют видимую звездную величину около +6,5, хотя это зависит от зрения человека, высоты и атмосферных условий.
Видимая величина известных объектов варьируется от Солнца с -26,832 до объектов на глубоких изображениях космического телескопа Хаббл с величиной +31,5.
| Видимые визуальные величины небесных объектов | |||
|---|---|---|---|
| Видимая величина | Объект | Место наблюдения | Примечания |
| −67.57 | гамма-всплеск GRB 080319B | видно с расстояния 1 а.е. | было бы в 2 × 10 16 (20 квадриллионов) раз ярче Солнца, если смотреть с Земли |
| −41.39 | звезда Лебедь OB2-12 | видно с расстояния 1 а.е. | |
| −40.67 | звезда М33-013406.63 | видно с расстояния 1 а.е. | |
| –40.17 | звезда Эта Киля А | видно с расстояния 1 а.е. | |
| −40.07 | звезда Зета Скорпиона | видно с расстояния 1 а.е. | |
| −39.66 | звезда R136a1 | видно с расстояния 1 а.е. | |
| –39.47 | звезда P Лебедя | видно с расстояния 1 а.е. | |
| −38.00 | звезда Ригель | видно с расстояния 1 а.е. | будет выглядеть как большой, очень яркий голубоватый диск с видимым диаметром 35°. |
| −30.30 | звезда Сириус А | видно с расстояния 1 а.е. | |
| −29.30 | Солнце | видно с Меркурия в перигелии | |
| −27.40 | Солнце | видно с Венеры в перигелии | |
| −26.832 | Солнце | видно с Земли | примерно в 400 000 раз ярче средней полной Луны |
| −25.60 | Солнце | видно с Марса в афелии | |
| −25.00 | Минимальная яркость, при которой обычному глазу больно смотреть. | ||
| −23.00 | Солнце | видно с Юпитера в афелии | |
| −21.70 | Солнце | видно с Сатурна в афелии | |
| −20.20 | Солнце | видно с Урана в афелии | |
| −19.30 | Солнце | видно с Нептуна | |
| −18.20 | Солнце | видно с Плутона в афелии | |
| −17.70 | Планета Земля | видно как земной свет от Луны | |
| −16.70 | звезда Солнце | видно из Эриды в афелии | |
| −14.20 | Уровень освещенности 1 люкс | ||
| −12.90 | полнолуние | видно с Земли в перигелии | максимальная яркость перигея |
| −12.40 | Бетельгейзе (когда сверхновая) | видно с Земли, когда она становится сверхновой | |
| −11.20 | Солнце | видно из Седны в Афелии | |
| −10.00 | Комета Икея-Секи (1965 г.) | видно с Земли | |
| −9.50 | Иридиевая (спутниковая) вспышка | видно с Земли | максимальная яркость |
| от -9 до -10 | Фобос | видно с Марса | максимальная яркость |
| −7.50 | сверхновая 1006 года | видно с Земли | самое яркое звездное событие в истории человечества (на расстоянии 7200 световых лет) |
| −6.80 | Альфа Центавра А | видно из Проксимы Центавра b | |
| −6.50 | Суммарная интегральная звездная величина ночного неба | видно с Земли | |
| −6.00 | Сверхновая 1054 года | видно с Земли | (6500 световых лет) |
| −5.90 | Международная космическая станция | видно с Земли | когда МКС находится в перигее и полностью освещена Солнцем |
| −4.92 | планета Венера | видно с Земли | максимальная яркость при освещении в виде полумесяца |
| −4.14 | планета Венера | видно с Земли | средняя яркость |
| −4 | Самые тусклые объекты, наблюдаемые днем невооруженным глазом, когда Солнце находится высоко. Астрономический объект отбрасывает тени, видимые человеку, когда его видимая величина равна или меньше -4 | ||
| −3.99 | звезда Эпсилон Большого Пса | видно с Земли | максимальная яркость 4,7 миллиона лет назад, самая яркая историческая звезда последних и следующих пяти миллионов лет |
| −3.69 | Луна | освещенная земным светом, отражающая земной свет, видимый с Земли (максимум) | |
| −2.98 | планета Венера | видно с Земли | минимальная яркость, когда она находится на дальней стороне Солнца |
| −2.94 | планета Юпитер | видно с Земли | максимальная яркость |
| −2.94 | планета Марс | видно с Земли | максимальная яркость |
| −2.5 | Самые тусклые объекты, видимые днем невооруженным глазом, когда Солнце находится менее чем в 10° над горизонтом. | ||
| −2.50 | Новолуние | видно с Земли | минимальная яркость |
| −2.50 | Планета Земля | видно с Марса | максимальная яркость |
| −2.48 | планета Меркурий | видно с Земли | максимальная яркость (в отличие от Венеры, Меркурий наиболее яркий, когда находится на дальней стороне Солнца, причина в том, что их фазовые кривые различаются) |
| −2.20 | планета Юпитер | видно с Земли | средняя яркость |
| −1.66 | планета Юпитер | видно с Земли | минимальная яркость |
| −1.47 | звездная система Сириус | видно с Земли | Самая яркая звезда, кроме Солнца, в видимом диапазоне волн |
| −0.83 | звезда Эта Киля | видно с Земли | видимая яркость самозванца сверхновой в апреле 1843 г. |
| −0.72 | звезда Канопус | видно с Земли | 2-я самая яркая звезда на ночном небе |
| −0.55 | планета Сатурн | видно с Земли | максимальная яркость вблизи оппозиции и перигелия, когда кольца наклонены к Земле |
| −0.3 | комета Галлея | видно с Земли | Ожидаемая видимая звездная величина при проходе 2061 г. |
| −0.27 | звездная система Альфа Центавра AB | видно с Земли | Комбинированная звездная величина (3-я самая яркая звезда на ночном небе) |
| −0.04 | звезда Арктур | видно с Земли | 4-я самая яркая звезда для невооруженного глаза |
| −0.01 | звезда Альфа Центавра А | видно с Земли | 4-я самая яркая индивидуальная звезда, видимая в телескоп на ночном небе |
| +0.03 | звезда Вега | видно с Земли | которое изначально было выбрано в качестве определения нулевой точки |
| +0.23 | планета Меркурий | видно с Земли | средняя яркость |
| +0.46 | Солнце | видно с Альфы Центавра | |
| +0.46 | планета Сатурн | видно с Земли | средняя яркость |
| +0.71 | планета Марс | видно с Земли | средняя яркость |
| +0.90 | Луна | видно с Марса | максимальная яркость |
| +1.17 | планета Сатурн | видно с Земли | минимальная яркость |
| +1.33 | звезда Альфа Центавра B | видно с Земли | |
| +1.86 | планета Марс | видно с Земли | минимальная яркость |
| +1.98 | звезда Полярная звезда | видно с Земли | средняя яркость |
| +3.03 | сверхновая SN 1987A | видно с Земли | в Большом Магеллановом Облаке (160 000 световых лет от нас) |
| от +3 до +4 | Самые тусклые звезды, видимые в городских кварталах невооруженным глазом | ||
| +3.44 | Галактика Андромеды | видно с Земли | М31 |
| +4 | Туманность Ориона | видно с Земли | М42 |
| +4.38 | Ганимед | видно с Земли | максимальная яркость (спутник Юпитера и самый большой спутник Солнечной системы) |
| +4.50 | скопление M41 | видно с Земли | рассеянное скопление, которое, возможно, видел Аристотель |
| +4.5 | Карликовая сфероидальная галактика Стрельца | видно с Земли | |
| +5.20 | астероид Веста | видно с Земли | максимальная яркость |
| +5.38 | планета Уран | видно с Земли | максимальная яркость (Уран подходит к перигелию в 2050 г.) |
| +5.68 | планета Уран | видно с Земли | средняя яркость |
| +5.72 | спиральная галактика M33 | видно с Земли | используется в качестве теста на видение невооруженным глазом при темном небе |
| +5.8 | гамма-всплеск GRB 080319B | видно с Земли | Пик визуальной величины («Событие Кларка») наблюдался на Земле 19 марта 2008 г. с расстояния 7,5 миллиардов световых лет |
| +6.03 | планета Уран | видно с Земли | минимальная яркость |
| +6.49 | астероид Паллада | видно с Земли | максимальная яркость |
| +6.5 | Приблизительный предел звезд, наблюдаемых невооруженным глазом в очень хороших условиях. Около 9500 звезд видимы с величиной 6,5. | ||
| +6.64 | карликовая планета Церера | видно с Земли | максимальная яркость |
| +6.75 | астероид Ирис | видно с Земли | максимальная яркость |
| +6.90 | спиральная галактика M81 | видно с Земли | Это экстремальная цель для невооруженного глаза, которая доводит человеческое зрение и шкалу Бортла до предела |
| +7.25 | планета Меркурий | видно с Земли | минимальная яркость |
| +7.67 | планета Нептун | видно с Земли | максимальная яркость (Нептун подходит к перигелию в 2042 г.) |
| +7.78 | планета Нептун | видно с Земли | средняя яркость |
| +8.00 | планета Нептун | видно с Земли | минимальная яркость |
| +8 | Экстремальный предел наблюдений невооруженным глазом, класс 1 по шкале Бортла, самое темное небо, доступное на Земле. | ||
| +8.10 | Титан | видно с Земли | максимальная яркость; самая большая луна Сатурна; средняя магнитуда противостояния 8,4 |
| +8.29 | звезда UY Scuti (гипергигант) | видно с Земли | Максимальная яркость; одна из крупнейших известных звезд по радиусу |
| +8.94 | астероид 10 Гигиея | видно с Земли | максимальная яркость |
| +9.50 | Самые тусклые объекты, видимые в обычный бинокль 7×50 в типичных условиях | ||
| +10.20 | Япет | видно с Земли | максимальная яркость, самая яркая к западу от Сатурна, переход на другую сторону занимает 40 дней. |
| +11.05 | звезда Проксима Центавра | видно с Земли | ближайшая звезда |
| +11.8 | Фобос | видно с Земли | Максимальная яркость; яркая луна Марса |
| +12.23 | звезда R136a1 | видно с Земли | Самая яркая и массивная известная звезда |
| +12.89 | Деймос | видно с Земли | Максимальная яркость |
| +12.91 | квазар 3С 273 | видно с Земли | самая яркая ( расстояние светимости 2,4 миллиарда световых лет ) |
| +13.42 | Тритон | видно с Земли | Максимальная яркость |
| +13.65 | карликовая планета Плутон | видно с Земли | максимальная яркость, в 725 раз слабее, чем видимые звезды невооруженным глазом звездной величиной 6,5. |
| +13.9 | Титания | видно с Земли | Максимальная яркость; самая яркая луна Урана |
| +14.1 | звезда WR 102 | видно с Земли | Самая горячая известная звезда |
| +15.4 | кентавр Хирон | видно с Земли | максимальная яркость |
| +15.55 | Харон | видно с Земли | максимальная яркость (самый большой спутник Плутона) |
| +16.8 | карликовая планета Макемаке | видно с Земли | Текущая яркость |
| +17.27 | карликовая планета Хаумеа | видно с Земли | Текущая яркость |
| +18.7 | карликовая планета Эрида | видно с Земли | Текущая яркость |
| +19.5 | Самые тусклые объекты, наблюдаемые с помощью 0,7-метрового телескопа Catalina Sky Survey с 30-секундной выдержкой, а также приблизительная предельная величина системы последнего оповещения о столкновении с землей астероида (ATLAS) | ||
| +20.7 | Каллиро | видно с Земли | (малый ≈8 км спутник Юпитера) |
| +22 | Самые тусклые объекты, наблюдаемые в видимом свете с помощью 600-мм (24-дюймового) телескопа Ричи-Кретьена с 30-минутными сложенными изображениями (6 субкадров по 5 минут каждый) с использованием ПЗС-детектора | ||
| +22.8 | Луман | видно с Земли | Ближайшие коричневые карлики (Luhman 16A=23,25, Luhman 16B=24,07) |
| +22.91 | Гидра | видно с Земли | максимальная яркость спутника Плутона |
| +23.38 | Никта | видно с Земли | максимальная яркость спутника Плутона |
| +24 | Самые слабые объекты, наблюдаемые с помощью 1,8-метрового телескопа Pan-STARRS с выдержкой 60 секунд. В настоящее время это предельная величина для автоматических астрономических обзоров всего неба. | ||
| +25.0 | Фенрир | видно с Земли | (маленький ≈4 км спутник Сатурна) |
| +25.3 | Транснептуновый объект 2018 AG37 | видно с Земли | Самый дальний известный наблюдаемый объект в Солнечной системе примерно в 132 а.е. (19,7 миллиарда км) от Солнца. |
| +26.2 | Транснептуновый объект 2015 TH367 | видно с Земли | Объект размером 200 км находится примерно в 90 а.е. (13 миллиардов км) от Солнца и примерно в 75 миллионов раз слабее того, что можно увидеть невооруженным глазом. |
| +27.7 | Самые тусклые объекты, наблюдаемые с помощью наземного 8-метрового телескопа, такого как телескоп Subaru , на 10-часовом изображении | ||
| +28.2 | комета Галлея | видно с Земли (2003) | в 2003 году, когда она находилась на расстоянии 28 а.е. (4,2 миллиарда км) от Солнца, изображение было получено с использованием 3 из 4 синхронизированных отдельных телескопов в массиве Очень Больших Телескопов ESO с общим временем экспозиции около 9 часов |
| +28.4 | астероид 2003 BH 91 | видно с околоземной орбиты | наблюдаемая звездная величина ≈15-километрового объекта пояса Койпера, замеченного космическим телескопом Хаббл в 2003 году, является самым тусклым из известных непосредственно наблюдаемых астероидов. |
| +31.5 | Самые тусклые объекты, наблюдаемые в видимом свете с помощью космического телескопа Хаббл с помощью экстремального глубокого поля с экспозицией ≈23 дня | ||
| +34 | Самые тусклые объекты, наблюдаемые в видимом свете с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб | ||
| +35 | безымянный астероид | видно с околоземной орбиты | ожидаемая звездная величина самого тусклого известного астероида, 950-метрового объекта пояса Койпера, открытого (с помощью Хаббла), проходящего перед звездой в 2009 г. |
| +35 | звезда LBV 1806-20 | видно с Земли | голубая переменная звезда, ожидаемая величина в видимом диапазоне длин волн из-за межзвездного поглощения |