Jansky - Jansky

jansky
Unidad de sistema	Unidad métrica no SI
Unidad de	Densidad de flujo
Símbolo	Jy
Lleva el nombre de	Karl Guthe Jansky
Conversiones
1 Jy en ...	... es igual a ...
Unidades SI	10 −26  W⋅m −2 ⋅Hz −1
Unidades CGS	10 −23  ergio⋅s −1 ⋅cm −2 ⋅Hz −1

El jansky (símbolo Jy , janskys plural ) es una unidad no SI de densidad de flujo espectral , o irradiancia espectral , que se utiliza especialmente en radioastronomía . Es equivalente a 10 ⁻²⁶ vatios por metro cuadrado por hertz .

La densidad de flujo o flujo monocromático , S , de una fuente es la integral de la radiancia espectral, B , sobre el ángulo sólido de la fuente :

${\ Displaystyle S = \ iint \ limits _ {\ text {fuente}} B (\ theta, \ phi) \, \ mathrm {d} \ Omega.}$

La unidad lleva el nombre del pionero radioastrónomo estadounidense Karl Guthe Jansky y se define como

${\ Displaystyle 1 ~ \ mathrm {Jy} = 10 ^ {- 26} ~ \ mathrm {W} {\ cdot} \ mathrm {m ^ {- 2}} {\ cdot} \ mathrm {Hz ^ {- 1} }}$( SI )

${\ Displaystyle 1 ~ \ mathrm {Jy} = 10 ^ {- 23} ~ \ mathrm {erg} {\ cdot} \ mathrm {s ^ {- 1}} {\ cdot} \ mathrm {cm ^ {- 2} } {\ cdot} \ mathrm {Hz ^ {- 1}}}$( cgs ).

Dado que el jansky se obtiene integrando todo el ángulo sólido de la fuente, se usa de manera más simple para describir fuentes puntuales; por ejemplo, el tercer catálogo de Cambridge de fuentes de radio (3C) informa resultados en janskys.

• Para fuentes extendidas, el brillo de la superficie se describe a menudo con unidades de janskys por ángulo sólido; por ejemplo, los mapas de infrarrojo lejano (FIR) del satélite IRAS están en megajansky por estereorradián (MJy⋅sr ⁻¹ ).
• Aunque con estas unidades se pueden informar fuentes extendidas en todas las longitudes de onda, para mapas de radiofrecuencia, las fuentes extendidas se han descrito tradicionalmente en términos de temperatura de brillo ; por ejemplo, Haslam et al. El levantamiento continuo de todo el cielo de 408 MHz se informa en términos de una temperatura de brillo en kelvin .

Conversiones de unidades

Las unidades Jansky no son una unidad SI estándar, por lo que puede ser necesario convertir las medidas realizadas en la unidad al equivalente SI en términos de vatios por metro cuadrado por hertz (W · m ⁻² · Hz ⁻¹ ). Sin embargo, son posibles otras conversiones de unidades con respecto a la medición de esta unidad.

Magnitud AB

La densidad de flujo en janskys se puede convertir a una base de magnitud, para supuestos adecuados sobre el espectro. Por ejemplo, convertir una magnitud AB a una densidad de flujo en microjanskys es sencillo:

${\ Displaystyle S_ {v} ~ [\ mu {\ text {Jy}}] = 10 ^ {6} \ cdot 10 ^ {26} \ cdot 10 ^ {- {\ tfrac {{\ text {AB}} + 48.6} {2.5}}} = 10 ^ {\ tfrac {23.9 - {\ text {AB}}} {2.5}}.}$

dBW · m ⁻² · Hz ⁻¹

La densidad de flujo lineal en janskys se puede convertir a una base de decibelios , adecuada para su uso en los campos de la ingeniería de telecomunicaciones y radio.

1 jansky es igual a −260  dBW · m ⁻² · Hz ⁻¹ , o −230  dBm · m ⁻² · Hz ⁻¹ :

${\ Displaystyle P _ {{\ text {dBW}} \ cdot {\ text {m}} ^ {- 2} \ cdot {\ text {Hz}} ^ {- 1}} = 10 \ log _ {10} \ izquierda (P _ {\ text {Jy}} \ right) -260,}$

${\ Displaystyle P _ {{\ text {dBm}} \ cdot {\ text {m}} ^ {- 2} \ cdot {\ text {Hz}} ^ {- 1}} = 10 \ log _ {10} \ izquierda (P _ {\ text {Jy}} \ right) -230.}$

Unidades de temperatura

La densidad de flujo en Janskys se puede convertir a Rayleigh-Jeans, o temperatura de brillo , útil en astronomía de radio y microondas.

Comenzando con la Ley de Planck , vemos

${\ Displaystyle I _ {\ nu} = {\ frac {2h \ nu ^ {3}} {c ^ {2}}} {\ frac {1} {e ^ {\ frac {h \ nu} {kT}} -1}}.}$

En el régimen de baja frecuencia y alta temperatura, cuando , podemos usar la ley de Rayleigh-Jeans, dando la aproximación, ${\ Displaystyle h \ nu \ ll kT}$

${\ Displaystyle I _ {\ nu} = {\ frac {2 \ nu ^ {2} kT} {c ^ {2}}}.}$

Resolviendo , encontramos que la temperatura de brillo es ${\ Displaystyle T}$

${\ Displaystyle T_ {b} = {\ frac {I _ {\ nu} c ^ {2}} {2k \ nu ^ {2}}}.}$

Uso

El flujo al que se refiere el jansky puede ser en cualquier forma de energía.

Fue creado para y todavía se utiliza con mayor frecuencia en referencia a la energía electromagnética, especialmente en el contexto de la radioastronomía.

Las fuentes de radio astronómicas más brillantes tienen densidades de flujo del orden de 1 a 100 janskys. Por ejemplo, el tercer catálogo de Cambridge de fuentes de radio enumera entre 300 y 400 fuentes de radio en el hemisferio norte más brillantes que 9 Jy a 159 MHz. Este rango convierte al jansky en una unidad adecuada para radioastronomía .

Las ondas gravitacionales también transportan energía, por lo que su densidad de flujo también se puede expresar en términos de janskys. Se espera que las señales típicas en la Tierra sean de 10 ²⁰  Jy o más. Sin embargo, debido al mal acoplamiento de las ondas gravitacionales con la materia, estas señales son difíciles de detectar.

Al medir las emisiones continuas de banda ancha, donde la energía se distribuye aproximadamente uniformemente a través del ancho de banda del detector , la señal detectada aumentará en proporción al ancho de banda del detector (a diferencia de las señales con un ancho de banda más estrecho que el paso de banda del detector). Para calcular la densidad de flujo en janskys, la potencia total detectada (en vatios) se divide por el área de recolección del receptor (en metros cuadrados) y luego se divide por el ancho de banda del detector (en hercios). La densidad de flujo de las fuentes astronómicas es muchos órdenes de magnitud por debajo de 1 W · m ⁻² · Hz ⁻¹ , por lo que el resultado se multiplica por 10 ²⁶ para obtener una unidad más apropiada para los fenómenos astrofísicos naturales.

El milijansky, mJy, a veces se denominaba unidad de miliflujo (mfu) en la literatura astronómica más antigua.

Órdenes de magnitud

Valor (Jy)	Fuente
110 000 000	Interferencia de radiofrecuencia de un teléfono GSM que transmite 0,5 W a1,8 GHz a una distancia de 1 km ( RSSI de −70  dBm )
20 000 000	Sol perturbado a 20 MHz ( descubrimiento inicial de Karl Guthe Jansky , publicado en 1933)
4 000 000	Sol a 10 GHz
1 600 000	Sol a 1,4 GHz
1 000 000	Vía Láctea a 20 MHz
10 000	1 unidad de flujo solar
2 000	Vía Láctea a 10 GHz
1 000	Sol silencioso a 20 MHz

Nota: A menos que se indique lo contrario, todos los valores se ven desde la superficie de la Tierra.

Referencias