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Comment calculer la luminosité de la surface d'une galaxie ? Dévoilons la mystérieuse formule !
En astronomie, la luminosité de la surface est un concept clé utilisé pour quantifier la luminosité significative ou la densité du flux lumineux d'un objet spatialement étendu tel qu'une galaxie, une nébuleuse ou un fond de ciel. La mesure de cette valeur implique généralement une série complexe de calculs, car il ne s'agit pas seulement de la densité photométrique interne de l'étoile, mais aussi des conditions d'observation et de la distance entre l'objet et l'observateur. Cet article explore comment calculer la luminosité de la surface des galaxies et révèle la mystérieuse formule derrière ce processus.
Luminosité et énergie des galaxies
La luminosité totale d'une galaxie est l'une des mesures de sa luminosité. Habituellement, ce nombre est obtenu en additionnant les luminosités dans la zone de l'objet. La photométrie peut être mesurée à l'aide d'un photomètre. En pratique, il est courant d'utiliser des ouvertures ou des fentes de différentes tailles puis de soustraire la lumière de fond de la mesure pour obtenir la luminosité totale de l'objet.
La luminosité visuelle de la galaxie affichée est étroitement liée aux conditions d'observation. Par conséquent, même si la source lumineuse a la même quantité totale de lumière, sa taille peut affecter son observabilité.
Comment calculer la luminosité d'une surface
La luminosité de la surface d'une galaxie est généralement indiquée sous la forme d'une échelle de luminosité exprimée en unités de secondes carrées d'arc. Dans ce calcul, puisque le niveau de luminosité est logarithmique, il n’est pas possible de simplement diviser la luminosité par la surface. Pour une galaxie de luminosité totale m et occupant A secondes d'arc carrées, sa luminosité de surface S peut être obtenue par la relation suivante :
S = m + 2,5 × log10(A)
Ici, S représente la luminosité de la surface, m la luminosité globale ou intégrée et A la surface occupée. Cela signifie qu'à mesure que l'observateur s'éloigne de la galaxie, même si sa surface apparaît plus pâle, les changements dans la zone d'affichage visuel s'annulent, de sorte que la luminosité de la surface de la galaxie reste la même.
Relation entre les unités physiques
Les unités de luminosité de surface ne se limitent pas aux modes de mesure courants en astronomie, mais peuvent également être converties en unités physiques (telles que la luminosité solaire par parsec carré). Cette formule de conversion permet des comparaisons entre différents systèmes d'observation, aidant ainsi les astronomes à évaluer la véritable luminosité des galaxies.
La luminosité de la surface reste constante à travers différentes observations astronomiques, ce qui nous permet également d'estimer la distance spatiale d'une cible grâce au concept de distance photométrique.
Exemples pratiques et applications
Par exemple, un vrai ciel sombre a une surface d'environ 2×10−4 cd m−2 ou 21,8 mag arcsec−2 luminosité. La région centrale de la nébuleuse d'Orion a une luminosité de surface maximale d'environ 17 Mag/arcsec2, tandis que son halo bleu externe atteint environ 21,3 Mag/arcsec2.
Conclusion
La maîtrise de la technique de calcul de la luminosité de la surface des galaxies constitue non seulement une partie importante de la recherche astronomique, mais revêt également une grande importance pour notre compréhension approfondie de la structure de l'univers. Vous êtes-vous déjà demandé quel impact la visibilité des galaxies dans les observations futures pourrait avoir sur notre compréhension de l’univers ?
