Почему яркости пикселей бывает от 0 до 255

А какую ты хочешь? У тебя есть 1 байт = 8 бит, каждое может принимать два значения. От восьми нулей до восьми единиц ровно 256 значений (0...255), если границы считать.

Это ЦИФРОВАЯ яркость (не физическая). Потому что 255 это максимальное значение одного байта: удобно для компьютера, экономично для его ресурсов и приемлемо для зрительного восприятия людьми, удобно всем! Справедливости ради нужно сказать, что есть графические форматы в которых яркость описываться описываться двумя байтми (0 - 65535) и тремя байтами (0 - 16777215), но это уже не для зрителя, а для технических специалистов работающих с цветом.

Потому что простым смертным этого достаточно.

В общепринятом TrueColor отображении каждый канал (синий, красный, зелёный) имеет 8 бит глубины, а значит значения от 0 до 255 включительно. Это даёт возможность отображать более 16 миллионов цветов при 256 значений яркости.

Но в программах редактирования файлов можно работать в режиме 15+1 бит на канал - и тогда будет уже не 256, а 32769 значений яркости (это бывает иногда важно для качества обработки изображений).

По факту больше 8 бит на канал различит только специалист и только на очень хорошем мониторе.

А Что может Быть белее белого и чернее черного? это самый темный и самый светлый. А градация по восьмеричной системе исчисления. Поэтому максимальное число 255. Еще это выделенная строка фиксированных значений. Также как для названий файлов Выделено для ввода только 255 символов. Фиксируют значения чтобы не испытывать пределы компьютера. Ато его ресурсы не бесконечны.