Gece gökyüzündeki iki yıldızı karşılaştırırken daha parlak olanın daha fazla enerji yaydığını düşünmek kolaydır. Oysa gözlemciye ulaşan ışık, yıldızın ürettiği ışığın yalnızca bir bölümüdür. Aradaki uzaklık da sonucu değiştirir. Yakındaki daha sönük bir kaynak, uzaktaki güçlü bir kaynaktan daha parlak görünebilir. Bu yüzden gökbilimde görünen parlaklıkla ışınım gücü ayrı tanımlanır.
Görsel: Sirius A ve Sirius B. Parlak yıldızın çevresindeki ışın biçimli izler teleskobun görüntüleme etkileridir. Kaynak: Sirius A and B Hubble photo.jpg; üretici: NASA, ESA, H. Bond (STScI), and M. Barstow (University of Leicester); lisans: Public domain. Kaynak bildirimi: http://www.spacetelescope.org/images/heic0516a/.
Kaynakta üretilen ve bize ulaşan
Işınım gücü, yıldızın birim zamanda yaydığı toplam enerjiyle ilgilidir. Bütün dalga boyları birlikte düşünüldüğünde kaynağın enerji çıkışı anlatılır. Görünen parlaklık ise gözlemcinin bulunduğu yerde belirli alana, belirli sürede ne kadar ışınım geldiğine bağlıdır. Birincisi kaynağın, ikincisi kaynakla gözlemci arasındaki ilişkinin ölçüsüdür.
İki yıldızın fotoğrafta aynı beyaz noktalar gibi görünmesi, aynı fiziksel özelliklere sahip olduklarını göstermez. Teleskobun kaydettiği akı, uzaklık ve kaynağın özellikleri birlikte değerlendirilerek yorumlanır. Bu ayrım, bir yıldızın gökyüzündeki görünümünü fiziksel büyüklüğe dönüştürmenin ilk adımıdır. Yalnızca görüntüdeki noktanın ne kadar dikkat çektiğiyle sonuç kurulamaz.
Işık daha geniş bir alana dağılır
Yıldızdan çıkan ışınımın her yöne benzer biçimde yayıldığı basit modelde, kaynak çevresinde giderek büyüyen küresel yüzeyler düşünülür. Aynı toplam enerji, uzakta daha geniş bir yüzeyden geçer. Kürenin yüzeyi yarıçapın karesiyle büyüdüğünden birim alana düşen enerji uzaklığın karesiyle azalır. Buna ters kare ilişkisi denir.
Varsayımsal iki kaynaktan biri diğerinin dokuz katı ışınım gücüne sahip olsun. Güçlü olan aynı zamanda üç kat uzakta bulunuyorsa, diğer koşullar eşitken görünen parlaklıkları aynı olabilir. Çünkü dokuz katlık üretim, uzaklığın karesinden gelen dokuz katlık yayılmayla dengelenir. Aynı gözlem sonucunu farklı kaynak–mesafe birleşimleri verebilir.
Bu örnekte güçlü kaynağı aynı uzaklığa getirmek mümkün olsaydı akı farkı açıkça ortaya çıkardı. Astronomlar yıldızları karşılaştırırken uzaklık etkisini hesapla ayırır. Uzaklığı bilmek, görünen parlaklıktan kaynağın gerçek ışınımına ulaşmayı sağlar. Ancak aradaki ortamın ışığı zayıflatması gibi başka etkilerin de hesaba katılması gerekebilir.
Kadir sayısı büyüdükçe ne olur?
Görünen parlaklık astronomide kadir ölçeğiyle de ifade edilir. Bu ölçek günlük büyük–küçük sezgisine ters gelebilir: Daha küçük kadir değeri, daha parlak görünümü belirtir. Beş kadirlik fark yüz katlık parlaklık oranına karşılık gelir. Ölçek doğrusal olmadığından kadir sayısını ikiye katlamak ışığın iki kat azalması demek değildir.
Görünen kadir gözlem yerindeki parlaklığı anlatır. Mutlak kadir ise kaynaklar standart bir uzaklıkta, on parsekte bulunuyormuş gibi karşılaştırma yapar. Böylece yalnızca birinin bize daha yakın olması nedeniyle oluşan fark giderilir. İki değerin hangi amaçla kullanıldığını bilmek, bir katalogdaki yıldızları anlamlandırmayı kolaylaştırır.
Mutlak kadir için yıldızın gerçekten o uzaklığa taşınması gerekmez. Ölçülen akı ve bilinen uzaklık kullanılarak standart konumdaki görünümü hesaplanır. Yakındaki bir yıldız bu ortak mesafeye göre daha sönük, uzaktaki başka bir yıldız daha parlak değerlendirilebilir. İşlem, farklı uzaklıkların etkisini ortak bir karşılaştırma koşuluna dönüştürür.
Hangi ışık ölçülüyor?
Gözün gördüğü dalga boyları, yıldızın bütün ışınımını kapsamaz. Bir filtreyle yapılan ölçüm belirli bir dalga boyu aralığına aittir. Farklı filtrelerdeki parlaklıklar aynı fiziksel toplam olarak okunmaz. Tüm dalga boylarının enerji çıkışıyla yalnızca görünür ışık ölçümü arasında ayrım yapmak gerekir; bazı kaynaklar başka aralıklarda daha güçlü ışınım yayar.
Bu nedenle “en parlak yıldız” ifadesinin sorusu tamamlanmalıdır: Dünya’dan bakıldığında mı, belirli bir filtrede mi, yoksa toplam ışınım gücünde mi? Gökyüzündeki görünüm gözlemciye ulaşan bilgidir. Uzaklıkla dalga boyu etkileri açıklandığında aynı bilgi, yıldızların fiziksel olarak nasıl farklılaştığını anlamanın aracı hâline gelir.
