Luminosity¶
Jasem Mutlaq
Luminosity is the amount of energy emitted by a star each second.
All stars radiate light over a broad range of frequencies in the electromagnetic spectrum from the low energy radio waves up to the highly energetic gamma rays. A star that emits predominately in the ultra-violet region of the spectrum produces a total amount of energy magnitudes larger than that produced in a star that emits principally in the infrared. Therefore, luminosity is a measure of energy emitted by a star over all wavelengths. The relationship between wavelength and energy was quantified by Einstein as E = h * v where v is the frequency, h is the Planck constant, and E is the photon energy in joules. That is, shorter wavelengths (and thus higher frequencies) correspond to higher energies.
For example, a wavelength of lambda = 10 meter lies in the radio region of the electromagnetic spectrum and has a frequency of f = c / lambda = 3 * 108 m/s / 10 = 30 MHz where c is the speed of light. The energy of this photon is E = h * v = 6.625 * 10-34 J s * 30 Mhz = 1.988 * 10-26 joules. On the other hand, visible light has much shorter wavelengths and higher frequencies. A photon that has a wavelength of lambda = 5 * 10-9 meters (A greenish photon) has an energy E = 3.975 * 10-17 joules which is over a billion times higher than the energy of a radio photon. Similarly, a photon of red light (wavelength lambda = 700 nm) has less energy than a photon of violet light (wavelength lambda = 400 nm).
Die Leuchtkraft hängt sowohl von der Temperatur als auch von der Oberfläche ab. Das ist logisch, da ein brennendes Stück Holz mehr Energie aussendet als ein Streichholz, beide aber die gleiche Temperatur haben. Genauso sendet eine Eisenstange mehr Energie aus, wenn sie auf 2000 Grad erhitzt wurde, als wenn sie nur auf 200 Grad erhitzt wurde.
Die Leuchtkraft ist eine sehr fundamentale Menge in der Astronomie und der Astrophysik. Sehr viele Erkenntnisse über Himmelsobjekte werden über deren Licht gewonnen. Dies ist möglich, da physikalische Prozesse im Inneren über das Licht sozusagen aufgezeichnet und übertragen werden. Die Leuchtkraft wird in Energieeinheiten pro Sekunde gemessen. Astronomen benutzen lieber Ergs als Watt, wenn sie die Leuchtkraft messen wollen.