Oberflächenhelligkeit - Surface brightness

In der Astronomie , Oberflächenhelligkeit (SB) quantifiziert die scheinbare Helligkeit oder Flussdichte pro Einheitswinkelbereich eines räumlich ausgedehnten Objekt wie eine Galaxie oder - Nebel oder des Nachthimmels Hintergrund. Die Oberflächenhelligkeit eines Objekts hängt von seiner Oberflächenleuchtdichte ab, dh seiner pro Flächeneinheit emittierten Leuchtkraft . Im sichtbaren und infraroten Astronomie ist Flächenhelligkeit häufig auf einer angegebene Größe Skala, in Größenordnungen pro Quadrat arcsecond (MPSAS) in einem bestimmten Filterband oder photometrisches System .

Die Messung der Oberflächen Helligkeiten von Himmelsobjekten Oberfläche genannt Photometrie .

Allgemeine Beschreibung

Die Gesamtmagnitude ist ein Maß für die Helligkeit eines ausgedehnten Objekts wie eines Nebels, Sternhaufens, einer Galaxie oder eines Kometen. Sie kann durch Aufsummierung der Leuchtkraft über die Fläche des Objekts erhalten werden. Alternativ kann ein Photometer verwendet werden, indem Öffnungen oder Schlitze mit unterschiedlichen Durchmessern angebracht werden. Das Hintergrundlicht wird dann von der Messung abgezogen, um die Gesamthelligkeit zu erhalten. Der resultierende Betragswert ist der gleiche wie bei einer punktförmigen Quelle, die die gleiche Energiemenge emittiert.

Die scheinbare Helligkeit eines astronomischen Objekts wird im Allgemeinen als integrierter Wert angegeben – wenn eine Galaxie mit einer Helligkeit von 12,5 angegeben wird, bedeutet dies, dass wir die gleiche Gesamtlichtmenge von der Galaxie sehen wie von einem Stern mit einer Helligkeit von 12,5. Ein Stern ist jedoch so klein , dass er in den meisten Beobachtungen effektiv eine Punktquelle ist (der größte Winkeldurchmesser , der von R Doradus , beträgt 0,057 ± 0,005 Bogensekunden ), während sich eine Galaxie über mehrere Bogensekunden oder Bogenminuten erstrecken kann . Daher ist die Galaxie vor dem Hintergrundlicht des Luftglühens schwerer zu sehen als der Stern . Die scheinbare Größe ist ein guter Indikator für die Sichtbarkeit, wenn das Objekt punktförmig oder klein ist, während die Oberflächenhelligkeit ein besserer Indikator ist, wenn das Objekt groß ist. Was als klein oder groß gilt, hängt von den jeweiligen Betrachtungsbedingungen ab und folgt aus dem Ricco-Gesetz . Um die Sichtbarkeit eines Objekts angemessen beurteilen zu können, muss man im Allgemeinen beide Parameter kennen.

Berechnung der Oberflächenhelligkeit

Oberflächenhelligkeiten werden normalerweise in Größenordnungen pro Quadratbogensekunde angegeben. Da die Größe logarithmisch ist, kann die Oberflächenhelligkeit nicht durch einfache Division der Größe durch die Fläche berechnet werden. Stattdessen ist für eine Quelle mit einer Gesamt- oder integrierten Helligkeit m, die sich über einen visuellen Bereich von A Quadratbogensekunden erstreckt, die Oberflächenhelligkeit S gegeben durch

Bei astronomischen Objekten ist die Oberflächenhelligkeit analog zur photometrischen Leuchtdichte und daher mit der Entfernung konstant: Wenn ein Objekt mit der Entfernung schwächer wird, wird es auch im Sichtbereich entsprechend kleiner. In geometrischer Hinsicht für ein Objekt in der Nähe eine gegebene Menge an Licht emittiert, Strahlungsfluss nimmt mit dem Quadrat des Abstands zu dem Objekt, aber der physikalische Bereich zu einem gegebenen entsprechenden Raumwinkel oder Sichtfläche (zB 1 Quadrat arcsecond) verringert dich um die gleichen Anteil, was zu gleicher Oberflächenhelligkeit führt. Für ausgedehnte Objekte wie Nebel oder Galaxien ermöglicht dies die Abschätzung der räumlichen Entfernung von der Oberflächenhelligkeit anhand des Entfernungsmoduls oder der Leuchtkraftdistanz .

Beziehung zu physikalischen Einheiten

Die Oberflächenhelligkeit in Größenordnung Einheiten in physikalischen Einheiten an die Oberflächenhelligkeit bezogen Sonnenleuchtkraft pro Quadrat Parsek durch

wobei und die absolute Helligkeit bzw. die Leuchtkraft der Sonne im gewählten Farbband sind.

Die Oberflächenhelligkeit kann auch in Candela pro Quadratmeter mit der Formel [Wert in cd/m 2 ] = 10,8×10 4 × 10 (-0,4*[Wert in mag/Bogensek2]) ausgedrückt werden .

Einen Online-Rechner gibt es hier http://unihedron.com/projects/darksky/magconv.php?ACTION=SOLVE&txtMAGSQA=21.83

Beispiele

Ein wirklich dunkler Himmel hat eine Oberflächenhelligkeit von 2 × 10 −4  cd m −2 oder 21.8 mag arcsec −2 .

Die Peakflächenhelligkeit des zentralen Bereichs des Orion - Nebel etwa 17 Mag / arcsec 2 (etwa 14 Milli Nits ) und die äußere bläuliche glow hat eine Spitzenoberflächenhelligkeit von 21,3 Mag / arcsec 2 (etwa 0,27 millinits).

Siehe auch

Verweise

Allgemeine Referenzen