当人们仰望夜空中的星星时,会发现每颗星星都不一样亮。在天文学上,恒星的亮度通常用“视星等”来表示。
划分星等
最早用星等描述恒星亮度的是古希腊天文学家喜帕恰斯(Hipparkhos)。生活在公元前2世纪的喜帕恰斯,在爱琴海中的罗德岛上建立了观星台来观察星空,并编制了包含1022颗恒星的星表。他根据这些恒星亮度把它们划分为6个等级:1等星、2等星……6等星,其中1等星最亮,6等星最暗。
后来的天文学家沿用了这种表示恒星亮度的方法。不过,根据肉眼观察主观评定恒星的星等显然不够精确,因此,随着时间的推移,天文学家开始寻求客观评定星等的方法。
到了1850年,人们已经开始使用光度计来测量星光的强度。英国天文学家诺曼·普森(Norman Pogson)发现,根据从喜帕恰斯那里流传下来的恒星星等,1等星的亮度是6等星的100倍。于是他提出了精确划定星等的方法,规定两个相邻的星等之间,亮度相差2.512倍。也就是说1等星是2等星亮度的2.512倍,2等星是3等星亮度的2.512倍……
这样,只需要一个基准,就可以确定任意一颗恒星的星等了。最初天文学家想把北极星作为基准,把
它的亮度定为视星等2等。不过他们发现北极星的亮度存在细微变化,于是转而选择织女星作为基准。织女星是个合适的候选者,因为它距离太阳系相对较近,也是北半
球天空里亮度排名第二位的恒星(仅次于大角星)。从此,织女星的星等被定为0等,其他恒星则根据与织女星亮度相差的倍数而得到一个表示星等的数字。1930年,科学家对织女星的光度进行测定,将织女星星等定为0.03。
但是,1到6的正数星等只能描述比织女星星等弱的恒星,对于比织女星更亮的恒星,天文学家引入“负星等”的概念。比如天狼星是除太阳以外,从地球上可见的最亮的恒星,它的星等是-1.47。从地球上看过去,太阳的亮度非常大,它的星等是-26.74。
站在同一起跑线上
需要注意的一点是,恒星看起来很亮,并不一定表明它发光很强。因为影响恒星亮度的因素除了它发光强度之外,还有它到我们的距离。恒星距离我们越远,发出的光就越分散,能进入我们眼睛或者望远镜中的光就越少,看起来也就越暗。这就像你站在一盏街灯下面,灯看起来会非常亮;当你走远一点,虽然灯发出的光没有变化,但你觉得它变暗了许多。所以,同样亮度的恒星,距离越远,星等就越高。因此,视星等并不能客观地体现出恒星本身发光的强弱。
于是,科学家又制定了一种“绝对星等”。把恒星都挪到距离地球10秒差距,也就是32.6光年的位置,这时它们的星等就是绝对星等。当然,实际上我们不能移动恒星,绝对星等是通过距离和星等的关系计算出来的。因为绝对星等是把恒星放在了同一个距离上,所以它表示的是恒星真实的发光强度。