Helderheid en afstand

Sirius lijkt helderder dan Rigel, maar Rigel straalt duizenden keren zoveel licht uit. Rigel staat ongeveer 100 keer verder weg.

Twee soorten helderheid

Een kaars op tafel kan helderder lijken dan een vuurtoren aan de horizon. Astronomen maken onderscheid tussen die twee begrippen. Schijnbare helderheid is hoe helder een ster er vanaf hier uitziet. Lichtkracht is hoeveel licht de ster werkelijk uitstraalt, gemeten in watt of Zonnen. Sirius is de helderste ster aan de nachthemel doordat die vrij lichtkrachtig is, ongeveer 26 Zonnen volgens de formule uit het vorige hoofdstuk, én dichtbij staat: 8.6 lichtjaar. Rigel op ongeveer 860 lichtjaar straalt ongeveer 120 000 Zonnen aan licht uit, maar lijkt zwakker dan Sirius.

Het verband is de omgekeerde-kwadratenwet. Licht van een ster spreidt zich over een bol uit. De boloppervlakte groeit met het kwadraat van de straal. Op twee keer de afstand bedekt hetzelfde licht vier keer zoveel oppervlak. Elke vierkante meter krijgt dus een kwart. Op tien keer de afstand is dat een honderdste. Rigel staat 860 ÷ 8.6 = 100 keer verder dan Sirius. Alleen daardoor zou die 10 000 keer zwakker lijken. De lichtkracht is maar ongeveer 4700 keer die van Sirius A, dus uiteindelijk oogt Rigel zwakker.

Lichtjaren en parsecs

Sterafstanden zijn zo groot dat kilometers niet meer handig zijn. Een lichtjaar is de afstand die licht in één jaar aflegt: ongeveer 9.46 biljoen km. Het is een afstand, geen tijd. Volgens NASA staat Proxima Centauri op 4.24 lichtjaar, ongeveer 40 biljoen km, en Alpha Centauri A en B op 4.37. Licht kost tijd, dus je ziet elke ster zoals die was. NASA merkt op dat je bij Betelgeuze, volgens haar schatting ongeveer 700 lichtjaar weg, licht ziet dat ongeveer 700 jaar geleden vertrok.

Beroepsastronomen gebruiken vaker de parsec, rechtstreeks afgeleid uit afstandsmetingen aan nabije sterren. Terwijl de Aarde om de Zon draait, lijkt een nabije ster iets te verschuiven tegenover verre sterren. Dat lijkt op je duim die verspringt als je afwisselend een oog sluit. De helft van de jaarlijkse verschuiving is de parallaxhoek. Een ster met parallax één boogseconde (1/3600 graad) staat op één parsec, ongeveer 3.26 lichtjaar. Afstand in parsec = 1 ÷ parallax in boogseconden. Proxima heeft ongeveer 0.77 boogseconde, de grootste sterparallax. ESA's Gaia-missie meet parallaxes van ruim een miljard sterren.

Magnitudes

De oudste helderheidsschaal wordt meestal toegeschreven aan de Griekse astronoom Hipparchus. Hij zou de helderste sterren van de eerste magnitude hebben genoemd en de zwakste zichtbare van de zesde. De moderne schaal behoudt die omgekeerde richting: kleinere getallen zijn helderder. De stappen liggen vast: 5 magnitudes is precies een factor 100, dus 1 magnitude ongeveer een factor 2.512. De schijnbare magnitude van de Zon is −26.74 en die van Sirius ongeveer −1.46. De Zon lijkt dus ongeveer 13 miljard keer helderder. Absolute magnitude is hoe helder een ster zou lijken op de standaardafstand van 10 parsec. Voor de Zon is dat +4.83: een zwakke ster die je vanaf een donkere plek maar net ziet.