光度 (天文学)

恒星は、ほぼ球と仮定すると360度全方向にエネルギーを放射する。

それを地球から観測すると考えると、そのうち地球方向のみに到達するエネルギーのみが観測できる。つまり地球から見える球面(概ね全球の半分くらい)が観測でき、地球から向こう側に放射されているエネルギーは観測できない、ということになる。

この時、放射される全てのエネルギー光度(luminosity)に対し、地球側に向く面に放射されるエネルギーを輝度(brightness)と呼んで区別する。

b=輝度、L=光度、A=地球から見た恒星の球の面積とした場合、次の式が成り立つ。

b = ^L/_A

地球からのみかけではなく、その天体が放つ全エネルギー量を考える場合には、輝度ではなく光度と表現する必要があることが分かる。

光は距離で減衰し、到達するエネルギー量は距離の2乗に反比例する。更に、途中に星間ガスなどがあると、そこでもまた減衰が起こる。

こうして地球に届いた見の光の強さ、すなわち星の見かけの明るさ(観測される輝度)を対数スケールで表現したものが等級である。この見た目の明るさ(観測される輝度)と、実際の星の明るさ(光度および輝度)には相関がない。

地球からのみかけではなく、その天体が放つ全エネルギー量を考える場合には、等級ではなく光度で考える必要がある。