un vistazo al cielo nocturno sobre la Tierra muestra que algunas estrellas son mucho más brillantes que otras. Sin embargo, el brillo de una estrella depende de su composición y de lo lejos que esté del planeta.
Los astrónomos definen el brillo de la estrella en términos de magnitud aparente-qué tan brillante aparece la estrella desde la Tierra — y magnitud absoluta-qué tan brillante aparece la estrella a una distancia estándar de 32.6 años luz, o 10 parsecs. (Un año-luz es la distancia que la luz viaja en un año — alrededor de 6 billones de millas, o 10 billones de kilómetros., Los astrónomos también miden la luminosidad – la cantidad de energía (luz) que una estrella emite desde su superficie.
medir el brillo de las estrellas es una idea antigua, pero hoy en día los astrónomos utilizan herramientas más precisas para obtener el cálculo.
Del griego a los tiempos modernos
Más de 2.000 años, el astrónomo griego Hiparco fue el primero en hacer un catálogo de estrellas según su brillo, de acuerdo a Dave Rothstein, que participaron en la Universidad de Cornell «Pregunte a Un Astrónomo» sitio web en el 2003.,
«básicamente, miró las estrellas en el cielo y las clasificó por lo brillantes que parecen: las estrellas más brillantes eran de ‘magnitud 1’, las siguientes más brillantes eran de ‘magnitud 2’, etc., hasta ‘magnitud 6’, que eran las estrellas más débiles que podía ver», escribió Rothstein.
los ojos Humanos, sin embargo, no son muy exigentes. Las grandes diferencias en el brillo en realidad parecen mucho más pequeñas usando esta escala, dijo Rothstein., Los dispositivos de acoplamiento cargado (CCD) sensibles a la luz dentro de las cámaras digitales miden la cantidad de luz que proviene de las estrellas y pueden proporcionar una definición más precisa del brillo.
Usando esta escala, los astrónomos ahora definen la diferencia de cinco magnitudes como una relación de brillo de 100. Vega fue utilizada como la estrella de referencia para la escala. Inicialmente tenía una magnitud de 0, pero la instrumentación más precisa cambió a 0.3.
magnitud aparente vs.magnitud absoluta
Cuando se toma la Tierra como punto de referencia, sin embargo, la escala de magnitud no tiene en cuenta las verdaderas diferencias en el brillo entre las estrellas. El brillo aparente, o magnitud aparente, depende de la ubicación del observador., Diferentes observadores obtendrán una medida diferente, dependiendo de su ubicación y Distancia de la estrella. Las estrellas que están más cerca de la Tierra, pero más débiles, podrían parecer más brillantes que las mucho más luminosas que están lejos.
«es el brillo ‘verdadero’ — con la dependencia de la distancia factorizada-lo que más nos interesa como astrónomos», declaró un curso en línea sobre astronomía de la Universidad de Tennessee.,
«por lo tanto, es útil establecer una convención en la que podamos comparar dos estrellas en el mismo pie, sin variaciones en el brillo debido a las diferentes distancias que complican el problema.»
la solución fue implementar una escala de magnitud absoluta para proporcionar una referencia entre las estrellas. Para ello, los astrónomos calculan el brillo de las estrellas tal y como aparecerían si se tratara de 32,6 años luz, o 10 parsecs de la Tierra.
otra medida de brillo es la luminosidad, que es la potencia de una estrella — la cantidad de energía (luz) que una estrella emite desde su superficie., Generalmente se expresa en vatios y se mide en términos de luminosidad del sol. Por ejemplo, la luminosidad del sol es de 400 billones de billones de vatios. Una de las estrellas más cercanas a la Tierra, Alpha Centauri A, es aproximadamente 1,3 veces más luminosa que el sol.
para calcular la luminosidad a partir de la magnitud absoluta, se debe calcular que una diferencia de cinco en la escala de magnitud absoluta es equivalente a un factor de 100 en la escala de luminosidad — por ejemplo, una estrella con una magnitud absoluta de 1 es 100 veces más luminosa que una estrella con una magnitud absoluta de 6.,
limitaciones de magnitud absoluta
mientras que la escala de magnitud absoluta es el mejor esfuerzo de los astrónomos para comparar el brillo de las estrellas, hay un par de limitaciones principales que tienen que ver con los instrumentos que se utilizan para medirla.
primero, los astrónomos deben definir qué longitud de onda de Luz están utilizando para hacer la medición. Las estrellas pueden emitir radiación en formas que van desde rayos X de alta energía hasta radiación infrarroja de baja energía. Dependiendo del tipo de estrella, podrían ser brillantes en algunas de estas longitudes de onda y más tenues en otras.,
para abordar esto, los científicos deben especificar qué longitud de onda están utilizando para hacer las mediciones de magnitud absoluta.
otra limitación clave es la sensibilidad del instrumento utilizado para realizar la medición. En general, a medida que las computadoras han avanzado y la tecnología de espejos de los telescopios ha mejorado a lo largo de los años, las mediciones que se realizan en los últimos años tienen más peso entre los científicos que las que se hacen hace mucho tiempo.
paradójicamente, las estrellas más brillantes están entre las menos estudiadas por los astrónomos, pero hay al menos un esfuerzo reciente para catalogar su luminosidad., Una constelación de satélites llamada BRITE (BRight Target Explorer) medirá la variabilidad del brillo entre estrellas. Entre los participantes en el proyecto de seis satélites figuran Austria, el Canadá y Polonia. Los dos primeros satélites se lanzaron con éxito en 2013.
estrellas variables
mientras que muchas estrellas tienen un brillo constante, hay más de 100.000 estrellas variables conocidas y catalogadas. (Incluso nuestro propio sol es variable, variando su producción de energía en aproximadamente 0.1 por ciento, o una milésima parte de su magnitud, durante su ciclo solar de 11 años., Las estrellas variables son intrínsecas (lo que significa que su luminosidad cambia debido a características como expansión, contracción, erupción o pulsación) o extrínsecas (lo que significa que una estrella o planeta pasa por delante de la estrella y bloquea la luz, o que el cambio se debe a la rotación estelar.)
Las estrellas también pueden cambiar en luminosidad con el tiempo. La Estrella Polar o Estrella Polar, por ejemplo, podría haber sido 4,6 veces más brillante en la antigüedad de lo que era hoy en día. Un estudio de 2014 señaló que la estrella se atenuó durante las últimas décadas, pero luego volvió a brillar drásticamente., Polaris es parte de la clase de variables cefeidas, que son estrellas extremadamente luminosas que tienen períodos de pulsación cortos. Las variaciones en la luminosidad permiten a los astrónomos calcular cuán lejos están estas Cefeidas, haciéndolas útiles «barras de medición» Si Las estrellas están incrustadas en galaxias o nebulosas.
otros tipos de estrellas variables intrínsecas incluyen variables cataclísmicas (que se iluminan debido a estallidos, como durante explosiones de supernovas) o variables eruptivas (cuyo brillo varía durante erupciones en la superficie, o combinaciones con materia interestelar., Las variables extrínsecas incluyen estrellas binarias eclipsantes y estrellas en rotación (como los púlsares, los núcleos de supernova cuya radiación electromagnética solo es visible cuando el haz está dirigido a la Tierra.)