Yıldız Astrofiziği: Yıldızların Parlaklıkları

Geceleyin gökyüzüne baktığımızda, gökyüzümüzü mahveden ışık kirliliği altındaysak, birkaç tane görebildiğimiz; fakat temiz bir gökyüzünde yüzlercesine tanık olduğumuz yıldızlar... Binlerce yıldır dikkatimizi çekiyor. Bu yaptığımız gözlemde attığımız ilk bilimsel adım, onları parlaklıklarına göre sıralamaya çalışmak oldu. Bazıları diğerlerinden daha parlak görünüyor, bazılarının ise parlaklıkları değişiyor gibi duruyordu. Bu yıldızları parlaklığa göre sıralamak için bir sistem geliştirdik.

Kadir Sistemi

Yıldızların parlaklıklarını ifade ederken kadir değerini kullanırız. Kadir değeri ne kadar fazlaysa, yıldız o kadar sönüktür. Örneğin 1. kadirden bir yıldız, 2. kadirden bir yıldızdan daha parlaktır. Aralarındaki fark ise katlanarak artar. 2. kadirden olan bir yıldız 3. kadirden olan bir yıldızdan 2.512 kat daha parlaktır ve bu şekilde gider. Örneğin yaz üçgeninin bir parçası olan Deneb 1.25 kadirlik bir yıldızdır. Gösterim olarak olarak yazılır. Buradaki m harfi İngilizce magnitude (büyüklük-kadir) kelimesinden gelir.

Sağlıklı bir gözlemci, iyi koşullar altında 6. kadirden bir yıldızı görebilir. Fakat büyük şehirlerde bu değer ne yazık ki ancak 2-3. kadirleri zorla bulmaktadır. Buna rağmen bazı profesyonellerin 8. kadire kadar yıldızları, çıplak gözle görebildiği raporlanmıştır. Elbette bunların şehirden çok çok uzakta, harika konumlarda gerçekleştiğini de söylemek gerek.

Parlaklık temelde iki tipte incelenir. Bunu basit bir fener deneyi yaparak da anlayabilirsiniz. Elinize bir fener alın ve gözünüze doğru tutun. Yakındayken oldukça rahatsız edici bir parlaklığa sahip olacaktır, fakat uzaklaştırdıkça parlaklığının azaldığını görebilirsiniz. Yıldızlar da bize çeşitli uzaklıklarda bulunur. Bunun yanında bir de hepsinin yaptığı ışıma farklıdır, yani farklı güçte fenerlerdir! Hangisinin nasıl bir yıldız olduğunu anlamak için başlangıç olarak parlaklığı iki sınıfa ayırıyoruz: Görünür parlaklık ve mutlak (salt) parlaklık.

Görünür Parlaklık (Apparent Magnitude)

Yıldızın gökyüzünde gördüğümüz parlaklığıdır. Elbette biz bunu bilimsel çalışmalarda CCD gibi aygıtlar kullanarak sayısal olarak ölçüyoruz. Fakat ifade ettiği anlam, bize ne kadar parlak göründüğüdür. Bu durum doğrudan onun bize yakınlığı ve kendi ışıma gücüyle alakalıdır. Ne kadar yakınsa o kadar parlak, ne kadar çok ışıma gücüne sahipse yine o kadar parlak olacaktır. bizim yıldızımızın ölçülen görünür parlaklığı, ise mukayese ettiğimiz yıldızın ölçülen görünür parlaklığı olsun. Bu yıldızların akıları sırasıyla ve ise parlaklıkları arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir:

\begin{equation}
m_y-m_m=-2.5\log_{10} \frac{F_y}{F_m}
\end{equation}

Yıldızlar nokta kaynak olduklarından, onların kadir değerlerini ifade etmek kolaydır. Fakat bulutsular ve gökadalar bir alanda dağınık olarak bulunduklarından, bu gök cisimlerinin kadir değerleri kafa karıştırıcı olabilir. Örneğin Andromeda Gökadası 3.44 kadirdir, fakat çıplak gözle şehirden göremezsiniz. Buna rağmen daha sönük olan 4. kadirden bir yıldızı görebilirsiniz. Unutmayın, tüm ışık bir noktadan gelirse görünmesi çok daha rahat olacaktır fakat bu ışığı bir bölgeye yayarsanız toplam ışık miktarı değişmese de nokta başına düşen miktar değiştiği için görmek zorlaşacaktır.

Mutlak (Salt) Parlaklık (Absolute Magnitude)

Yıldızın uzaklığı değiştikçe, görünür parlaklığı da değişeceğinden, farklı uzaklıklarda olan yıldızların parlaklıkları arasında bir mukayese yapmak zor olacaktır. Bu sebeple parlaklıklarını kıyaslayabilmek için farklı uzaklık kavramını yok etmemiz gerekir. Eğer bütün yıldızlar aynı uzaklıkta olursa, bu yıldızların ölçtüğümüz görünür parlaklıkları bize doğrudan kendi ışıtma güçleri hakkında bir fikir verebilir. Bu sebeple mutlak (salt) parlaklık kavramını tanımlıyoruz. Eğer bir yıldız 10 parsek (32.6 ışık yılı) uzaklıktaysa, bu yıldızın ölçeceğimiz görünür parlaklığı, onun mutlak parlaklığıdır. Elbette yıldızları alıp 10 parsek ötemize taşıyamayız. Fakat uzaklıklarını biliyor, görünür parlaklıklarını da biliyorsak 10 parsek ötemizde ne kadar parlak olacaklarını da bilebiliriz. Bu sayede hepsini 10 parsek uzaklıktaymış gibi düşünerek bir kıyaslama yapabiliriz.

görünür parlaklık, mutlak parlaklık, de parsek cinsinden uzaklık olmak üzere;

\begin{equation}
m-M=-5+5\log_{10}d
\end{equation}

ya da daha farklı bir yazımla, görsel parlaklığı ve uzaklığı bilinen bir yıldızın mutlak parlaklığı aşağıdaki şekilde bulunabilir.

\begin{equation}
M=m+5-5\log_{10}d
\end{equation}

no'lu denklemde yer alan uzaklık modülü olarak adlandırılır. Görünür parlaklığın, mutlak parlaklık ve uzaklık ile doğrudan ilişkili olduğunu hatırlayın. Bu sebepten ötürü ifadesi doğrudan uzaklık ile ilişkilidir. İşin içerisine uzaklık girdikçe parlaklığı etkileyen başka faktörler de olmakta, fakat şimdilik biz bunlarla ilgilenmiyoruz.

Bazı Gök Cisimlerinin Görünür ve Mutlak Parlaklıkları

Gök cismiGörünür Parlaklık (* değişen)Mutlak ParlaklıkUzaklık (Işık yılı)
Güneş-26.724.20.00001581
Sirius-1.461.48.6
Vega0.030.625
Rigel0.12-8.11400
Betelgeuse0.50*-7.21400
Altair0.772.316
Aldebaran0.85*-0.360
Antares0.96*-5.2520
Spica0.98*-3.2220
Pollux1.140.740
Fomalhaut1.162.022
Deneb1.25-7.21500
Regulus1.35-0.369
Castor1.570.549

Ögetay Kayalı

Kaynaklar
1. http://www.space.com/21640-star-luminosity-and-magnitude.html

Ögetay Kayalı

Astronom. Özel ilgi alanı teorik kozmoloji, özellikle Einstein'ın görelilik kuramının modifiye edilmesi (modified gravity) üzerine uğraşıyor. Bunların yanında ender bulduğu zaman aralıklarında kafasına esince programlama, 3B modelleme, makineler, tasarım, fotoğrafçılık, resim ve satranç ile de ilgileniyor.

Ögetay Kayalı 120 makale yazdıÖgetay Kayalı tarafından yazılan tüm makaleleri gör