величина

светимость

Полное количество энергии, которое звезда излучает за единицу времени.
11 статей · 6 формул

Описание

Светимость — это полное количество энергии, которое звезда излучает в пространство каждую секунду. Это фундаментальная мера мощности звезды, часто выражаемая в единицах светимости Солнца. В отличие от видимой яркости, которая зависит от расстояния, светимость является внутренним свойством самой звезды, показывающим, сколько ядерного топлива она сжигает в своём ядре.

История

Концепция светимости как меры полной энергетической отдачи звезды была формализована в конце XIX — начале XX века, с ключевым вкладом астрофизиков, таких как Эйнар Герцшпрунг и Генри Норрис Рассел, которые использовали её в своей знаменитой диаграмме.

Как это работает

Светимость определяется радиусом звезды и температурой её поверхности, согласно закону Стефана — Больцмана: более горячая или более крупная звезда излучает больше энергии с единицы площади и, следовательно, имеет более высокую светимость. Для звёзд главной последовательности светимость сильно зависит от массы, поэтому более массивные звёзды значительно более светимы. На практике астрономы измеряют видимую яркость звезды и расстояние до неё, чтобы вычислить её светимость.

Где применяется

Светимость используется для определения расстояний до звёзд и галактик (через стандартные свечи, такие как цефеиды) и для классификации звёзд по стадиям эволюции.

Любопытный факт

Самые светящиеся из известных звёзд, такие как R136a1, в миллионы раз ярче Солнца, но живут всего несколько миллионов лет, потому что сжигают топливо так быстро.

Граф понятий →

Формулы

$$\log_{10}(M/M_\odot) = a \log_{10}(L/L_\odot) + b$$
Связывает массу звезды со светимостью.
Что в формуле
Mпеременнаямасса звезды — масса кг
Lпеременнаясветимость звезды — светимость Вт
M_sunпеременнаямасса Солнца — масса кг
L_sunпеременнаясветимость Солнца — светимость Вт
aконстантаэмпирический наклон соотношения — empirical slope = 3.5
bконстантаэмпирический свободный член соотношения — empirical intercept = 0
log10оператордесятичный логарифм — десятичный логарифм
$$L_{\rm Edd} = \frac{4\pi G M c}{\kappa}$$
Радиус, на котором давление излучения уравновешивает гравитацию, определяет эддингтоновский предел.
Что в формуле
L_{\rm Edd}переменнаяЭддингтоновская светимость — светимость Вт
MпеременнаяМасса объекта — масса кг
cпеременнаяСкорость света — скорость м/с
GконстантаГравитационная постоянная Ньютона — гравитационная постоянная = 6.67430e-11 м³/(кг·с²)
\kappaконстантаНепрозрачность звёздного вещества — непрозрачность = 0.034 м²/кг
$$\dot{n}_{\text{ion}} = \frac{L}{R \, c \, (1-f_{\text{esc}})}$$
Скорость ионизации равна светимости линии, делённой на долю вылетающих фотонов и коэффициент эмиссии.
Что в формуле
\dot{n}_{\text{ion}}переменнаяскорость ионизации на единицу объёма — ionization rate м/(с·м³)
Lпеременнаясветимость линии — светимость Вт
Rпеременнаякоэффициент эмиссии — emission coefficient Вт/(м³·ср)
cпеременнаяскорость света — скорость света м/с
f_{\text{esc}}переменнаядоля вылетающих ионизирующих фотонов — escape fraction
$$M_{\rm BH} \propto L^\alpha \, {\rm FWHM}^\beta$$
Масса черной дыры масштабируется со светимостью и шириной линии.
Что в формуле
M_BHпеременнаяМасса черной дыры — масса кг
LпеременнаяСветимость континуума (например, на 5100 Å) — светимость Вт
FWHMпеременнаяПолная ширина эмиссионной линии на половине максимума — line width м/с
αпеременнаяПоказатель степенного закона для светимости — power law index
βпеременнаяПоказатель степенного закона для ширины линии — power law index
$$L_{\rm Edd} = \frac{4\pi G M c}{\kappa}$$
Максимальная светимость, при которой давление излучения уравновешивает гравитацию.
Что в формуле
L_EddпеременнаяЭддингтоновская светимость — светимость Вт
MпеременнаяМасса объекта — масса кг
κпеременнаяНепрозрачность аккрецирующего вещества — непрозрачность м²/кг
GконстантаГравитационная постоянная Ньютона — гравитационная постоянная = 6.67430e-11 м³/(кг·с²)
cконстантаСкорость света в вакууме — скорость света = 299792458 м/с
$$L = 4\pi R^2 \sigma T^4$$
Светимость связана с радиусом и температурой.
Что в формуле
LпеременнаяСветимость (полная излучаемая мощность) — светимость Вт
RпеременнаяРадиус излучающего тела — радиус м
TпеременнаяЭффективная температура поверхности — температура К
\sigmaконстантаКоэффициент пропорциональности, связывающий мощность излучения абсолютно чёрного тела с температурой — постоянная Стефана-Больцмана = 5.670374419e-8 Вт/(м²·К⁴)

Статьи по теме · 11

Рецепт невидимого: из чего сделаны нейтронные звёзды
Чайная ложка с горкой — и весы показывают миллиард тонн. Примерно столько весило бы вещество нейтронной звезды, если бы его удалось зачерпнуть и взвесить. Такие объекты рождаются после взрыва сверхновой: ядро звезды сжимается в шар диаметром с город, а плотность становится выше, чем в атомном ядре. Внутри этого шара привычные нам атомы исчезают.
Акамар (Тета Эридана): звёздный транзиент, увиденный древними
Две тысячи лет назад в созвездии Эридана сиял яркий маяк, занесённый в реестры античных астрономов. Гиппарх во 129 году до н.э. записал его как звезду первой величины, Птолемей в «Альмагесте» подтвердил её блеск, а персидский учёный ас-Суфи в 964 году всё ещё видел её среди ярчайших. Но к началу XVII века Акамар, Тета Эридана, превратился в заурядную точку, которую можно разглядеть только в ясную ночь.
Водород как детектор гравитационных волн
Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. Его атомы напоминают миниатюрные антенны: они излучают и поглощают электромагнитное излучение на строго определённых частотах.
Как холодные облака выживают в огне Солнца
В раскалённой солнечной короне, где температура скачет за миллион градусов, плавают холодные плотные облака — солнечные протуберанцы. Они висят неделями, не падая и не растворяясь, словно айсберги в кипящем океане. Как они там оказались — вопрос, который мучил астрономов десятилетиями.
Галактики2026-03-271 минarXiv:2603.26873экспресс
Пятнистый взрыв: как рядовая сверхновая порождает аномальные звёзды
Древние звёзды, почти лишённые тяжёлых элементов — так называемые малометалличные объекты — словно ископаемые останки первых космических вспышек.
Нейтрино рассказывают о сердце умирающей звезды
Нейтрино — крошечные частицы, которые почти не взаимодействуют с веществом. Они беспрепятственно проходят сквозь звезду, как пули сквозь туман. Когда массивная звезда готовится к взрыву, её ядро сжимается, температура растёт, и из неё начинают вылетать нейтрино.
Космический ливень: как взвесить частицу по её следу
Космические лучи — это заряженные частицы, которые непрерывно бомбардируют Землю из глубин космоса. Когда такая частица влетает в атмосферу, она сталкивается с ядрами воздуха и рождает целый каскад вторичных частиц: электроны, мюоны, фотоны. Этот каскад называют широким атмосферным ливнем, и он может растянуться на километры.
Температура вспышки меняется: новый взгляд на энергию звёзд
Когда на звезде вспыхивает яркое пятно, астрономы хотят понять, сколько энергии ушло в космос. Раньше они представляли вспышку как растущий костёр: площадь огня увеличивается, а жар остаётся одним и тем же. Так было проще считать, но реальность оказалась иной.
Как земные ядра раскрывают размеры нейтронных звёзд
Нейтронная звезда — сверхплотный остаток взрыва сверхновой, существование которого предсказал Фриц Цвикки ещё в 1930-х. Позже Джоселин Белл Бернелл обнаружила их как пульсары — вращающиеся источники строго периодичных радиосигналов.
Солнечная гравитационная ловушка для ультралёгкой тёмной материи
Солнце своей гравитацией создаёт невидимый «бокал», в котором тёмная материя особого сорта — ультралёгкая — не плещется хаотично, а занимает строгие энергетические ступени, будто прозрачные слои жидкости разной плотности.
Быстрые звёзды как зонды Галактики
Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра Млечного Пути за 210 миллионов лет. В последний раз мы были на этой же стороне Галактики, когда по Земле бродили ранние динозавры. Эту цифру — 243.72 км/с — удалось уточнить благодаря редким звёздам, которые проносятся сквозь Галактику как пушечные ядра.