Luminositeetti

Luminositeetti eli säteilyteho tarkoittaa tähtitieteessä tähden säteilemää energiamäärää aikayksikköä kohti.^[1] Tähti voi säteillä esimerkiksi 10 kertaa niin paljon energiaa kuin Aurinko, joka säteilee 3,9×10²⁶ W.^[2]

 

Auringon säteilytehoa merkitään L_s tai L_O. Visuaalisessa alueessa tähti säteilee myös tietyn energiamäärän, joka mitataan aurinkoina. On varsin tavallista sekoittaa toisiinsa tähden säteilemä energiamäärä ja tähden säteilemä näkyvä valo eli kokonaisluminositeetti sekä kirkkaus aurinkoina eli visuaalinen luminositeetti. Molemmista käytetään nimitystä luminositeetti.^lähde?

Luminositeettia voidaan kuvata SI-järjestelmän watteina tai cgs-yksikköinä ergeinä/sekunti.

Visuaalinen ja bolometrinen luminositeetti

Kappaleen todellinen säteilymäärä, eli kaikki aallonpituudet sisältävä luminositeetti, on bolometrinen luminositeetti^[1] L_bol. Sen sijaan visuaalinen luminositeetti, L_V, ilmaisee vain ihmisen silmälle näkyvän säteilyn aallonpituuksien (n. 400&nodash;700 nm) luminositeetin.

Auringolla bolometrinen ja visuaalinen luminositeetti ovat samoja (L=L_V=L_O), jos ne ilmoitetaan Aurinkoina^selvennä, mutta ei esimerkiksi Siriuksella^selvennä.

Luminositeettiin liittyviä merkintöjä ja lainalaisuuksia

Luminositeetin logaritmi log L

Luminositettia voidaan merkitä myös aurinkoina logaritmisesti, esimerkiksi jos tähden luminositetti on 1000, sen log L/L_O on +3.0.

Absoluuttinen kirkkaus ja luminositeetti

Tähden säteilemä energiamäärä riippuu tähden säteestä R ja lämpötilasta T kaavan

${\displaystyle L=4\pi R^{2}\sigma T^{4}}$

mukaan, missä lämpötila T ilmaistaan kelvineinä [K] ja säde R metreinä [m]. Samoin , kun Ls on Auringon luminositeetti ja Ts Auringon pintalämpötila.

${\displaystyle {\frac {L}{L_{s}}}={\left({\frac {R}{R_{s}}}\right)}^{2}{\left({\frac {T}{T_{s}}}\right)}^{4}}$.

Näin mielivaltaisen tähden (bolometrinen) luminositeetti on R²T⁴ kertaa suurempi kuin Auringon.

Jos tähden absoluuttinen bolometrinen magnitudi M_bol on -10 , tähden luminositeetti on 10⁶ Ls. Bolometrinen magnitudi mittaa tähden säteilemää energiamäärää, normaali magnitudi esimerkiksi tähden säteilyä keltaisessa eli visuaalisessa alueessa.^lähde?

Tähden luminositeetti riippuu pääsarjan tähdelle massasta seuraavalla tavoin. M = tähden massa, Ms Auringon massa, Ls Auringon kirkkaus, L luminositeetti.

${\displaystyle {\frac {L}{L_{s}}}\sim {\left({\frac {M}{M_{s}}}\right)}^{3.9}}$

Lähteet

1. Valerie Illingworth: Astronomy, s. 271. Infobase Publishing, 2009. ISBN 9781438109329 (englanniksi)
2. Karttunen H: Säteilysuureita Zubenelgenubi. Arkistoitu 4.3.2016. Viitattu 30.1.2013.