Obserwowana wielkość gwiazdowa

Obserwowana wielkość gwiazdowa (także widzialna, pozorna lub widoma, oznaczana literą ) – wielkość gwiazdowa obiektu widzianego z Ziemi (przy założeniu braku atmosfery). Zależy od mocy promieniowania (jasności) gwiazdy i jej odległości od Ziemi.

Definicja

Obserwowaną wielkość gwiazdową określa wzór:

gdzie:

  • natężenie oświetlenia powierzchni znajdującej się na Ziemi, prostopadłej do padającego promieniowania, pochodzącego z rozpatrywanego obiektu wyrażone w luksach (mierzone bolometrycznie, fotometrycznie lub oceniane wizualnie),
  • – stała zależna od rodzaju wielkości obserwowanej.

Wzrost o 1 w skali magnitudo oznacza spadek jasności obiektu o około 2,512 raza. Na podstawie własności logarytmów, wzór na różnicę jasności można przekształcić na wzór do obliczania stosunku jasności:

Dla wielkości wizualnej, stałą dobiera się tak, by najsłabsze gwiazdy widoczne gołym okiem miały jasność równą 6 magnitudo[1]. Standardowo dla wielkości wizualnej: [2].

Przykładowe obliczenia – Słońce i Księżyc

Jaki jest stosunek jasności Słońca do jasności Księżyca w pełni?

Obserwowana jasność Słońca wynosi −26,74, a średnia jasność Księżyca w pełni wynosi −12,74.

Różnica jasności:

Stosunek jasności:

Słońce jest ok. 400 000 razy jaśniejsze od Księżyca w pełni.

Zakres fal

Wielkość obserwowana zależy także od długości fali, na jaką czuły jest odbiornik, dlatego zazwyczaj podaje się, w jakim zakresie prowadzono obserwacje:

  • wielkość wizualna – natężenie w zakresie widmowym odpowiadającym maksimum czułości ludzkiego oka;
  • wielkość bolometryczna – określa natężenie światła wysyłanego przez obiekt we wszystkich długościach fali, pomijając pochłanianie przez atmosferę ziemską; gdzie to tak zwana poprawka bolometryczna;
  • wielkość fotograficzna – odbiornikiem jest ortochromatyczna klisza fotograficzna (obecnie nieużywana);
  • wielkość fotowizualna – odbiornikiem jest panchromatyczna klisza fotograficzna naświetlona przez odpowiednio dobrany filtr (umożliwia to uzyskanie charakterystyki czułości zbliżonej do ludzkiego oka).

Gołym okiem można w dobrych warunkach dostrzec maksymalnie gwiazdy do ok. 8m gwiazdowej wielkości wizualnej[3]. Jednak, w wyniku powszechnego zanieczyszczenia światłem w większości miejsc próg dostrzegalności jest obniżony – na niebie miejskim wynosi ok. 4m. W dobrych warunkach przez lornetkę można dostrzec obiekty do ok. 10m. Najsłabiej świecące obiekty obecnie obserwowane (przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a) mają jasność ok. 28m.

Wartości wielkości widzialnych

Maksymalne wielkości widzialne Słońca, Księżyca i planet

  • Słońce: –26,74m
  • Księżyc w pełni: –12,71m
  • Wenus (w pobliżu maksymalnej elongacji): –4,7m
  • Mars (podczas wielkiej opozycji): –2,7m
  • Jowisz: –2,5m
  • Merkury (w pobliżu maksymalnej elongacji): –1,8m
  • Saturn: ok. –0,2m
  • Uran: ok. 5,5m
  • Neptun: ok. 7,5m

Najjaśniejsze gwiazdy i ich wielkości widzialne

  • α CMa (Syriusz): –1,46m
  • α Car (Canopus): –0,72m
  • α Cen (Toliman): –0,27m
  • α Boo (Arktur): –0,04m
  • α Lyr (Wega): 0,03m
  • α Aur (Capella): 0,08m
  • β Ori (Rigel): 0,1m
  • α CMi (Procyon): 0,38m
  • α Eri (Achernar): 0,5m
  • α Aql (Altair): 0,77m
  • α Tau (Aldebaran): 0,9m
  • α Cru (Acrux): 0,9m
  • α Vir (Spica): 1m

(Nie uwzględniono α Ori (Betelgezy) – gwiazdy zmiennej o wielkości od 0,4m do 1,3m)

Tabela znanych obiektów na niebie

Większość wyników została obliczona na bazie wzorów, które opisano w artykule absolutna wielkość gwiazdowa. Do obliczeń przeważnie używane były jasności absolutne gwiazd z angielskiej wersji Wikipedii. Niektóre wyniki zostały zaokrąglone do wartości 0,1 mag.

Widoczna wielkość gwiazdowa znanych obiektów nieba
Wid. wielkość (V)Obiekt
−41,05Ro Cassiopeiae widziana z odległości 1 jednostki astronomicznej (au)
−39,40Rigel widziany z odległości 1 au; wyglądałby jak ogromna, jasna, niebieska kula o średnicy 35°
−39,10minimalna jasność Betelgezy widzianej z odległości 1 au
−36,83Antares widziany z odległości 1 au.
−35,15Gwiazda Polarna widziana z odległości 1 au
−32,25Aldebaran widziany z odległości 1 au
−31,85Arktur widziany z odległości 1 au
−30,95Wega widziana z odległości 1 au
−30,10Syriusz widziany z odległości 1 au
−29,30Słońce widziane z Merkurego w peryhelium
−27,40Słońce widziane z Wenus w peryhelium
−27,23Alfa Centauri A widziana z odległości 1 au
−26,74Słońce widziane z Ziemi (ok. 400 000 razy jaśniejsze niż Księżyc w pełni)
−25,60Słońce widziane z Marsa w aphelium
−23,00Słońce widziane z Jowisza w aphelium
−22,45Proxima Centauri widziana z powierzchni planety Proximy b
−21,7Słońce widziane z Saturna w aphelium
−20,2Słońce widziane z Urana w aphelium
−19,3Słońce widziane z Neptuna
−18,8Słońce widziane z pokładu sondy New Horizons (w dniu 1 czerwca 2017 roku, odległość 38,57 au)[4]
−18,2Słońce widziane z Plutona w aphelium
−16,7Słońce widziane z Eris w aphelium
−16,3Słońce widziane z pokładu sondy Pioneer 10, z odległości 118,59 au (w dniu 1 czerwca 2017 roku)[4]
−16,0Słońce widziane z pokładu sondy Voyager 1, z odległości 138,69 au (w dniu 1 czerwca 2017 roku)[4]
−16,0Proxima Centauri widziana z odległości 1 au[a]
−14,20stopień jasności jednego Luksa[5][6]
−13,38jasność Deneba widzianego z odległości 1 parseka (odległość o ok. 1 rok świetlny mniejsza niż odległość od Słońca do gwiazdy Proxima Centauri)[7]
−12,90maksymalna teoretyczna jasność Księżyca w pełni, będącego w perygeum i peryhelium jednocześnie (jasność Księżyca, będącego w średniej odległości 384 000 km od Ziemi, wynosi −12,74 mag[8], jednak w obu przypadkach Księżyc jest w rzeczywistości jaśniejszy o ok. 0,18 mag – przy uwzględnieniu efektu Opozycji)
−11,20Słońce widziane z Sedny w aphelium
−10,00Kometa Ikeya-Seki (1965), będąca najjaśniejszą kometą z Grupy Kreutza z czasów współczesnych[9]
−7,50supernowa SN 1006 z roku 1006 w czasie największej jasności (odległa o 7200 lat świetlnych)[10]
−6,50całkowita, zintegrowana jasność nocnego nieba widzianego z Ziemi
−6,27Alfa Centauri A widziana z powierzchni planety Proximy b
−6,00supernowa (SN 1054), widziana w roku 1054 (odległa o 6500 lat świetlnych)[11]
−5,90Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (gdy znajduje się najbliżej Ziemi i jest w pełni oświetlona przez Słońce)[12]
- 5,50maksymalna jasność komety C/2006 P1 (McNaught) w dniach 13 i 14 stycznia 2007 roku [13]
−4,89maksymalna jasność Wenus, gdy jest oświetlony jej sierp (nastąpiło to np. 18 grudnia 2013)[14]
−4,00najsłabsze obiekty widziane gołym okiem w ciągu dnia, gdy Słońce jest wysoko nad horyzontem
−3,99maksymalna jasność Epsilon Canis Majoris 4,7 miliona lat temu, najjaśniejszej gwiazda w ciągu ostatnich oraz następnych 5 milionów lat
−3,82minimalna jasność Wenus, gdy znajduje się po drugiej stronie Słońca
−2,94maksymalna jasność Jowisza[15]
−2,91maksymalna jasność Marsa[16]
−2,50najsłabsze obiekty widzialne gołym okiem w ciągu dnia, gdy Słońce jest poniżej 10° nad horyzontem
−2,50minimalna jasność Księżyca w nowiu[potrzebny przypis]
−2,45maksymalna jasność Merkurego w koniunkcji (w przeciwieństwie do Wenus, Merkury jest najjaśniejszy, gdy znajduje się po drugiej stronie Słońca)
−1,61minimalna jasność Jowisza
−1,47Syriusz, obecnie najjaśniejsza gwiazda (poza Słońcem) obserwowana w świetle widzialnym[17]
−0,83Eta Carinae – obserwowalna jasność jako Fałszywej supernowej w kwietniu 1843
−0,72Kanopus, druga pod względem jasności gwiazda na niebie[18]
−0,49maksymalna jasność Saturna będącego w opozycji (2003, 2018)
−0,27całkowita jasność układu Alfa Centauri; trzecia pod względem jasności gwiazda, obserwowalna gołym okiem
−0,04Arktur, czwarta pod względem jasności gwiazda obserwowalna gołym okiem[19]
−0,01czwarta pod względem jasności „pojedyncza” gwiazda widoczna za pomocą teleskopu – Alfa Centauri A
+0,03Wega, której jasność była pierwotnie uznana za „punkt zero” skali wielkości gwiazdowych[20]
+0,50Słońce widziane z układu Alfa Centauri
1,47minimalna jasność Saturna
1,84minimalna jasność Marsa
3,03supernowa SN 1987A w Wielkim Obłoku Magellana w odległości 160 000 lat świetlnych
od 3 do 4najsłabsze gwiazdy widzialne gołym okiem w środowisku miejskim
3,44Galaktyka Andromedy (M31)[21]
4,50Messier 41, gromada otwarta, którą prawdopodobnie znał Arystoteles[22]
4,61maksymalna jasność Ganimedesa (księżyc Jowisza, największy z księżyców w Układzie Słonecznym)
4,83absolutna wielkość gwiazdowa Słońca[23]
5,20maksymalna jasność asteroidy Westa
5,32maksymalna jasność Urana[24]
od 5,6 do 6najsłabsze obiekty widzialne gołym okiem na niebie podmiejskim
5,72galaktyka spiralna M33, używana jako obiekt do testowania tzw. gołego oka, widziana na ciemnym niebie[25][26]
5,73minimalna jasność Merkurego
5,80szacunkowa szczytowa widoczna jasność rozbłysku gamma GRB 080319B widzianego na Ziemi 19 marca 2008, z odległości 7,5 miliarda lat świetlnych
5,95minimalna jasność Urana
6,49maksymalna jasność asteroidy Pallas
6,50przybliżona jasność gwiazd widocznych gołym okiem "przeciętnego obserwatora" w bardzo dobrych warunkach. Na niebie widocznych jest ok. 9500 obiektów jaśniejszych niż 6,5 mag[27].
od 6,6 do 7najsłabsze obiekty, widzialne gołym okiem na niebie wiejskim
6,64maksymalna jasność planety karłowatej Ceres, krążącej w pasie planetoid
6,75maksymalna jasność asteroidy Iris
6,90galaktyka spiralna M81, będąca ekstremalnym testem „gołego oka”. Widziana na niebie najwyższej klasy w Skali Bortle’a, obserwacja tego obiektu jest najwyższą próbą wzroku człowieka[28].
od 7 do 8ekstremalny limit "gołego oka". Klasa 1 w Skali Bortle’a, czyli najciemniejsze obiekty nieba, jakie można oglądać z Ziemi[29]
7,78maksymalna jasność Neptuna[30]
8,02minimalna jasność Neptuna
8,28maksymalna jasność Tytana[31], największego księżyca Saturna, średnia jasność wynosi 8,4[32]
8,65jasność Syriusza B[33]
8,94maksymalna jasność asteroidy (10) Hygiea[34]
9,50najsłabsze obiekty widoczne przy użyciu powszechnej lornetki 7x50 w warunkach nieba podmiejskiego[b][35]
10,20maksymalna jasność Japeta, księżyca Saturna (średnia jasność: 11 mag)[31]
11,13jasność Proximy Centauri, najbliższej gwiazdy
12,91najjaśniejszy kwazar 3C 273 (Odległość jasnościowa rzędu 2,4 miliarda lat świetlnych)
13,47maksymalna jasność Trytona[32]
13,65maksymalna jasność Plutona (725 razy słabszy niż jasność 6,5 mag – średni limit jasności widzialnej gołym okiem)
13,90jasność Tytanii, największego księżyca Urana[36]
14,70jasność galaktyki IC 1101, największej znanej galaktyki pod względem rozmiarów[37]
15,20średni limit jasności obiektów dostrzegalnych za pomocą teleskopu o średnicy 30 cm[potrzebny przypis]
15,40maksymalna jasność Chirona, należącego do planetoid z grupy centaurów
16,80maksymalna jasność Charona, księżyca Plutona (średnia jasność: 17,24 mag)
16,80jasność planety karłowatej Makemake, będącej w opozycji
17,27jasność planety karłowatej Haumea, będącej w opozycji
18,70jasność planety karłowatej Eris, będącej w opozycji
20,70Callirrhoe, księżyc Jowisza o średnicy ok. 8 km
22,00średni limit jasności obiektów widzianych za pomocą 24-calowego teleskopu Ritcheya–Chrétiena[38]
22,91maksymalna jasność Hydry, księżyca Plutona
23,10jasność Dysnomii, księżyca planety karłowatej Eris
23,38maksymalna jasność Nixa, księżyca Plutona
24,80najsłabszy obiekt uwieczniony na amatorskim zdjęciu: kwazar CFHQS J1641 +3755[39][40]
25,00Fenrir, księżyc Saturna (średnica: ok. 4 km)
25,10S/2015 (136472) 1, księżyc planety karłowatej Makemake (średnica: ok. 175 km)
26,00najsłabsze obiekty widoczne w świetle widzialnym przez Teleskopy Kecka (o średnicy 10 metrów)[41]
28,00jasność Jowisza, gdyby znajdował się w odległości 5000 au od Słońca[42]
28,20Kometa Halleya w 2003 roku, gdy była w odległości 28 au od Słońca[43]
29,00najsłabszy obiekt odkryty przy użyciu VLT[44]
31,50najsłabsze obiekty obserwowane w świetle widzialnym za pomocą Teleskopu Hubble’a[45]
34,00 – 36,00szacowany limit jasności obiektów, które będzie można obserwować za pomocą planowanego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (obiekty słabsze o ok. 8–10 mag niż w przypadku Teleskopów Kecka)[46]
35,00szacowana jasność LBV 1806-20 w świetle widzialnym z uwzględnieniem Ekstynkcji międzygwiazdowej; obiekt ten jest niebieską gwiazdą zmienną i zarazem najjaśniejszą znaną gwiazdą
36,00szacowany limit jasności obiektów, które będzie można obserwować za pomocą planowanego teleskopu E-ELT[47]

Zobacz też

Uwagi

  1. Obliczono na podstawie stosunku jasności wizualnej gwiazdy do jasności Słońca.
  2. Lornetka ta pozwoli nam obserwować obiekty ok. 49 razy słabsze niż te, obserwowane gołym okiem, gdyż jej jasność względna to (50/7)2 = 49. Zgodnie ze wzorem na stosunek jasności obiektów: 2,5124,2 = 49, zatem – w danych warunkach – lornetka pozwoli nam obserwować obiekty słabsze o ok. 4,2 magnitudo niż te, obserwowane gołym okiem.

Przypisy

  1. Jasność. W: Encyklopedia WIEM [on-line]. [dostęp 2012-06-27].
  2. Tomasz Szymczyk, et al.: Tablice matematyczne, fizyczne, chemiczne, astronomiczne. Bielsko-Biała: PPU PARK, 2001, s. 382. ISBN 83-7266-054-9.
  3. Ciemne Niebo.
  4. a b c Pojazdy kosmiczne opuszczające Układ Słoneczny, www.heavens-above.com [dostęp 2017-06-01].
  5. Introduction to Astrophysics: The Stars – Jean Dufay, page 3.
  6. Ian S. McLean, Electronic imaging in astronomy: detectors and instrumentation, wyd. 2nd ed, Berlin: Springer, 2008, s. 529, ISBN 3-540-76582-4, OCLC 288471358.
  7. F. Schiller, N. Przybilla. Quantitative spectroscopy of Deneb. „Astronomy & Astrophysics”. 479 (3), s. 849–858, 2008. DOI: 10.1051/0004-6361:20078590. arXiv:0712.0040. Bibcode2008A&A...479..849S. 
  8. Moon Fact Sheet. nssdc.gsfc.nasa.gov. [dostęp 2015-12-31].
  9. Brightest comets seen since 1935. International Comet Quarterly. [dostęp 18 grudnia 2011].
  10. P. Frank Winkler, Gaurav Gupta, Knox S. Long. The SN 1006 Remnant: Optical Proper Motions, Deep Imaging, Distance, and Brightness at Maximum. „The Astrophysical Journal”. s. 324–335. DOI: 10.1086/345985. arXiv:astro-ph/0208415. ISSN 0004-637X (ang.). [dostęp 2015-12-31]. 
  11. Supernova 1054 – Creation of the Crab Nebula. messier.seds.org. [dostęp 2015-12-31].
  12. ISS Information – Heavens-above.com. Heavens-above. [dostęp 2007-12-22].
  13. C/2006 P1 ( McNaught ), aerith.net [dostęp 2020-04-13].
  14. Horizons Web Interface.
  15. Jupiter Fact Sheet, nssdc.gsfc.nasa.gov [dostęp 2015-12-31] [zarchiwizowane z adresu 2010-01-03].
  16. Mars Fact Sheet, nssdc.gsfc.nasa.gov [dostęp 2015-12-31].
  17. Sirius, simbad.u-strasbg.fr [dostęp 2015-12-31].
  18. Canopus, simbad.u-strasbg.fr [dostęp 2015-12-31].
  19. Arcturus, simbad.u-strasbg.fr [dostęp 2015-12-31].
  20. Vega, simbad.u-strasbg.fr [dostęp 2015-12-31].
  21. M31, simbad.u-strasbg.fr [dostęp 2015-12-31].
  22. M41 possibly recorded by Aristotle. SEDS (Students for the Exploration and Development of Space), 2006-07-28. [dostęp 2009-11-29].
  23. Słońce, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2017-11-25].
  24. Uranus Fact Sheet, nssdc.gsfc.nasa.gov [dostęp 2015-12-31].
  25. SIMBAD-M33. SIMBAD Astronomical Database. [dostęp 2009-11-28].
  26. Jerry Lodriguss: M33 (Triangulum Galaxy). 1993. [dostęp 2009-11-27]. (shows b mag not v mag).
  27. SIMBAD query result, simbad.u-strasbg.fr [dostęp 2015-12-31].
  28. Messier 81. SEDS (Students for the Exploration and Development of Space), 2007-09-02. [dostęp 2009-11-28].
  29. John E. Bortle: The Bortle Dark-Sky Scale. Sky & Telescope, February 2001. [dostęp 2009-11-18].
  30. Neptune Fact Sheet, nssdc.gsfc.nasa.gov [dostęp 2015-12-31].
  31. a b ARVAL – Classic Satellites of the Solar System, www.oarval.org [dostęp 2015-12-31].
  32. a b Planetary Satellite Physical Parameters, ssd.jpl.nasa.gov [dostęp 2015-12-31].
  33. Syriusz, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2016-01-31].
  34. AstDyS, hamilton.dm.unipi.it [dostęp 2015-12-31].
  35. Cloudy Nights Telescope Review.
  36. Bill Newton, Philip Teece: The guide to amateur astronomy. Cambridge University Press, 1995, s. 109. ISBN 978-0-521-44492-7.
  37. The Largest Galaxy In the Known Universe: IC 1101, futurism.com [dostęp 2017-11-25] (ang.).
  38. Steve Cullen (sgcullen): 17 New Asteroids Found by LightBuckets. LightBuckets, 2009-10-05. [dostęp 2009-11-15].
  39. Cooperation with Ken Crawford.
  40. CRedshift 6 Quasar (CFHQS J1641 +3755).
  41. http://www2.keck.hawaii.edu/optics/lgsao/nirc2sens.html (retrieved Jan 28 2016).
  42. Różnica magnitudo wynosi 2,512·log10[(5000/5)2·(4999/4)2] ≈ 30,6, zatem Jowisz będzie słabszy o 30,6 mag, będąc w odległości 5000 au.
  43. New Image of Comet Halley in the Cold. ESO, 2003-09-01. [dostęp 2009-02-22]. [zarchiwizowane z tego adresu (1 marca 2009)].
  44. https://www.eso.org/sci/publications/messenger/archive/no.150-dec12/messenger-no150-53-55.pdf.
  45. The HST eXtreme Deep Field XDF: Combining all ACS and WFC3/IR Data on the HUDF Region into the Deepest Field Ever.
  46. http://authors.library.caltech.edu/36038/1/Beichman_2012p84422N.pdf.
  47. Visual Observing, [w:] C.R. Kitchin, Telescopes and Techniques, wyd. 3rd, Springer, s. 170.