magnitud

luminosidad

La cantidad total de energía que una estrella emite por unidad de tiempo.
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Descripción

La luminosidad es la cantidad total de energía que una estrella irradia al espacio cada segundo. Es una medida fundamental de la potencia de una estrella, a menudo expresada en unidades de la luminosidad solar. A diferencia del brillo aparente, que depende de la distancia, la luminosidad es una propiedad intrínseca de la propia estrella, que nos indica cuánto combustible nuclear está quemando en su núcleo.

Historia

El concepto de luminosidad como medida de la producción total de energía de una estrella se formalizó a finales del siglo XIX y principios del XX, con contribuciones clave de astrofísicos como Ejnar Hertzsprung y Henry Norris Russell, quienes la utilizaron en su famoso diagrama.

Cómo funciona

La luminosidad se determina a partir del radio y la temperatura superficial de la estrella, según la ley de Stefan-Boltzmann: una estrella más caliente o más grande irradia más energía por unidad de área y, por tanto, tiene mayor luminosidad. Para las estrellas de secuencia principal, la luminosidad escala fuertemente con la masa, de modo que las estrellas más masivas son notablemente más luminosas. En la práctica, los astrónomos miden el brillo aparente y la distancia de una estrella para calcular su luminosidad.

En la práctica

La luminosidad se utiliza para determinar distancias a estrellas y galaxias (mediante candelas estándar como las variables cefeidas) y para clasificar las estrellas en etapas evolutivas.

Dato curioso

Las estrellas más luminosas conocidas, como R136a1, son millones de veces más luminosas que el Sol, pero viven solo unos pocos millones de años porque queman combustible muy rápidamente.

Concept graph →

Fórmulas

$$\log_{10}(M/M_\odot) = a \log_{10}(L/L_\odot) + b$$
Relates stellar mass to luminosity.
Qué hay en la fórmula
Mvariablestellar mass — masa kilogram
Lvariablestellar luminosity — luminosidad watt
M_sunvariablesolar mass — masa kilogram
L_sunvariablesolar luminosity — luminosidad watt
aconstanteempirical slope of the relation — empirical slope = 3.5
bconstanteempirical intercept of the relation — empirical intercept = 0
log10operadorbase-10 logarithm — logaritmo en base 10
$$L_{\rm Edd} = \frac{4\pi G M c}{\kappa}$$
Radius where radiation pressure balances gravity defines Eddington limit.
Qué hay en la fórmula
L_{\rm Edd}variableEddington luminosity — luminosidad watt
MvariableMass of the object — masa kilogram
cvariableSpeed of light — rapidez metre per second
GconstanteNewtonian gravitational constant — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
\kappaconstanteOpacity of the stellar material — opacidad = 0.034 square metre per kilogram
$$\dot{n}_{\text{ion}} = \frac{L}{R \, c \, (1-f_{\text{esc}})}$$
Ionization rate equals line luminosity divided by escape fraction and emission coefficient.
Qué hay en la fórmula
\dot{n}_{\text{ion}}variableionization rate per unit volume — ionization rate metre per second per cubic metre
Lvariableline luminosity — luminosidad watt
Rvariableemission coefficient — emission coefficient watt per cubic metre per steradian
cvariablespeed of light — velocidad de la luz metre per second
f_{\text{esc}}variableescape fraction of ionizing photons — escape fraction
$$M_{\rm BH} \propto L^\alpha \, {\rm FWHM}^\beta$$
Black hole mass scales with luminosity and line width.
Qué hay en la fórmula
M_BHvariableBlack hole mass — masa kilogram
LvariableContinuum luminosity (e.g., at 5100 Å) — luminosidad watt
FWHMvariableFull width at half maximum of emission line — line width metre per second
αvariablePower-law index for luminosity — power law index
βvariablePower-law index for line width — power law index
$$L_{\rm Edd} = \frac{4\pi G M c}{\kappa}$$
Maximum luminosity where radiation pressure balances gravity.
Qué hay en la fórmula
L_EddvariableEddington luminosity — luminosidad watt
MvariableMass of the object — masa kilogram
κvariableOpacity of the accreting material — opacidad square metre per kilogram
GconstanteNewtonian gravitational constant — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
cconstanteSpeed of light in vacuum — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
$$L = 4\pi R^2 \sigma T^4$$
Luminosity relates to radius and temperature.
Qué hay en la fórmula
LvariableLuminosity (total power radiated) — luminosidad watt
RvariableRadius of the radiating body — radio metre
TvariableEffective temperature of the surface — temperatura kelvin
\sigmaconstanteProportionality constant relating blackbody radiated power to temperature — constante de Stefan-Boltzmann = 5.670374419e-8 watt per metre squared per kelvin to the fourth

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