Prividna veličina
Neki astronomski objekti i njihova prividna veličina sa Zemlje.
Pre izuma teleskopa, ljudi su gledali u nebo i klasifikovali objekte koje su videli pomoću njihovog sjaja. Grčki matematičar Hiparh je klasifikovao preko 850 kosmičkih objekata u šest kategorija prema njihovom sjaju. Naučnici su kasnije prihvatili termin "veličina" zadržavajući i proširujući skalu koju je razvio Hiparh. Najsjajnije zvezde su nazvane zvezde prve veličine, nešto manje sjajne su bile zvezde druge veličine itd. Danas merimo sjaj objekta koristeći istu skalu ali sa mnogo većom preciznošću i koristeći mnogo veći opseg veličina. Skala je formirana tako da što je manja veličina to je svetliji objekat, što znači da je zvezda veličine -1 svetlija od zvezde sa veličinom 2.
Luminoznost, rastojanje, i sjaj su međusobno povezani.
Opserviran sjaj je ono što vidimo sa Zemlje, dok je luminoznost
stvarna svetlosna energija koju proizvodi zvezda.
Verovatno iz iskustva znate, da izvor svetlosti posmatran sa velike daljine izgleda mnogo slabiji od istog izvora posmatranog iz blizine. Ovo je osnovna ideja koja omogućava naučnicima da koriste svetlost za merenje astronomskih rastojanja. Energija koju izrači zvezda (u obliku svetlosti) po jedinici vremena zove se luminoznost zvezde. Ova vrednost je nezavisna od rastojanja i zato je astronomi tretiraju kao merilo unutrašnjeg (apsolutnog) sjaja zvezde. Sa druge strane, izmereni sjaj (ono što vidimo) se menja sa rastojanjem od posmatrača.
Veza između sjaja i luminoznosti
Sjaj zvezde je proporcionalan njenoj luminoznosti podeljenoj sa kvadratom
rastojanja od posmatrača. Na primer, ako je na jediničnom rastojanju od
zvezde sjaj 1 onda je na trostruko većem rastojanju sjaj devet puta manji.
Kako se svetlost širi od zvezde njena energija obuhvata sve veću površinu tako da energija po jedinici površine opada sa kvadratom rastojanja. To znači da se na dvostruko većem rastojanju energija smanjuje na četvrtinu. Sa uvećanjem obuhvaćene površine svetlost zvezde slabi. Energija po jedinici površine se naziva sjaj.
Sa našeg položaja na zemlji relativno je lako izmeriti prividnu veličinu udaljene zvezde. Sa druge strane merenje luminoznosti je izuzetno teško (ne može se poslati sonda do zvezde udaljene mnogo svetlosnih godina). U stvari merenje udaljenosti do zvezde je jedan od najtežih problema u kosmologiji. Vrlo često naučnici koriste različite metode da bi njihovim kombinovanjem došli do razumne procene rastojanja do zvezda. Mnoge od ovih metoda koriste jedinstvene astronomske objekte nazvane standardne sveće.
Standardne sveće
Standardni astronomski objekti
se koriste za izračunavanje astronomskih razdaljina. Svaki od ovih objekata
ima istu unutrašnju luminoznost i jedina razlika je rastojanje do posmatrača.
Standardna sveća je zajednički naziv za bilo koju klasu objekata koji imaju istu unutrašnju luminoznost (tj. izrače istu količinu svetlosne energije po jedinici vremena). Objekti koje su astronomi tradicionalno koristili kao standardne sveće uključuju najveće galaksije u jatima, supernove tipa Ia, i posebno sjajne pulsirajuće promenljive zvezde koje se nazivaju cefeide. Pošto standardne sveće istog tipa imaju istu luminoznost astronomi mogu da izračunaju odnose rastojanja jednostavno mereći prividnu veličinu dve sveće zbog toga što udaljenije sveće izgledaju tamnije od bližih.
Ovi udaljeni objekti, koje vidimo zato što emituju svetlost, sastoje se od vidljive materije.
