Видимая и абсолютная звёздные величины. Светимость звёзд

После того как астрономы получили возможность определять расстояния до звёзд, выяснилось, что звёзды, находящиеся на одинаковом расстоянии, могут отличаться по видимой яркости (т. е. по блеску). Стало очевидно, что звёзды имеют различную светимость. Солнце кажется самым ярким объектом на небе только потому, что оно находится гораздо ближе всех остальных звёзд.

Светимостью называется полная энергия, излучаемая звездой в единицу времени.

Она выражается в абсолютных единицах (ваттах) или в единицах светимости Солнца.

В астрономии принято сравнивать звёзды по светимости, рассчитывая их блеск (звёздную величину) для одного и того же стандартного расстояния — 10 пк.

Видимая звёздная величина, которую имела бы звезда, если бы находилась от нас на расстоянии D₀ =10 пк, получила название абсолютной звёздной величины М.

Рассмотрим, как можно определить абсолютную звёздную величину М, зная расстояние до звезды D (или параллакс — р) и её видимую звёздную величину m. Напомним, что блеск двух источников, звёздные величины которых отличаются на единицу, отличается в 2,512 раза. Для звёзд, звёздные величины которых равны m₁, и m₂ соответственно, отношение их блесков I₁, и I₂ выражается соотношением:

I₁, : I₂ = 2,512^{m₂ - m₁}.

Для видимои и абсолютной звездных величин одной и той же звезды отношение блесков будет выглядеть так:

I : I₀ = 2,512^{М - m},

где I₀ — блеск этой звезды, если бы она находилась на расстоянии D₀ = 10 пк. В то же время известно, что блеск звезды меняется обратно пропорционально квадрату расстояния до неё. Поэтому

Следовательно,

Логарифмируя это выражение, находим

0,4(M - m) = lg 10² - lg D²,

или

М = m + 5 - 5 lg D,

или

М = m + 5 + lg p.

Абсолютная звёздная величина Солнца

Иначе говоря, с расстояния 10 пк наше Солнце выглядело бы как звезда пятой звёздной величины. Зная абсолютную звёздную величину звезды М, легко вычислить её светимость L. Считая светимость Солнца

получаем:

L = 2,512^{5 - M},

или

lg L = 0,4(5 - M).

По светимости (мощности излучения) звёзды значительно отличаются друг от друга: некоторые излучают энергию в сотни тысяч раз больше, чем Солнце, другие — в десятки тысяч раз меньше. Абсолютные звездные величины звезд наиболее высокой светимости (гигантов и сверхгигантов) достигают М = -9^m, а звёзды-карлики, обладающие наименьшей светимостью, имеют абсолютную звездную величину М = +17^m.