Magnitud aparente y absoluta

Las Magnitudes

Los brillos de las estrellas se miden en un valor denominado Magnitud. 

Hiparco en el año 150 AC (y Tolomeo con su traducción árabe – el Almagesto), fue el primero en clasificar las estrellas por brillos, dividiéndolos en 5 valores de 1 a 6. Las de 6ta. Magnitud son las más débiles a simple vista, mientras que las de 1ra son las más brillantes.

Una pagina del Almagesto.

Inclusive objetos muy brillantes poseen magnitudes negativas (por ej. Venus en su máximo tiene mag: -4,3).

Ahora bien, por la manera en que nuestros ojos captan la luz, una estrella de mag 1 no es el doble de brillante que una de mag 2, sino un poco mas, en la siguiente relación:

Que significa todo esto? Que una magnitud es una diferencia de 2,5 veces. Dos magnitudes, 6,3 veces, 3 mag 15,6 veces, etc. Hasta 5 magnitudes, que implican 100 veces.

En otras palabras, debo juntar el brillo de 100 estrellas de mag 6 para hacer una de mag 1, o 15,6 brillos de mag 4 para hacer una estrella de mag 1. Matemáticamente estamos hablando de una escala 'exponencial'.

Este es el motivo por el cual cuando uno se refiere a una diferencia de magnitud estelar, esta hablando de una diferencia enorme de brillo. 

Tabla de magnitudes aparentes 

  

  m        

-26,7    Sol

-12,0    Luna Llena

 -4,3    Venus (máximo)

 -1,6    Sirio

  0,0    Alfa Centauri

  0,6    Beta Centauri

  4,0    Galaxia de Andrómeda

  6,0    Estrella mas débil a simple vista

 13,5    Estrella mas débil con tel. 20 cm de diámetro

 29,0    máximo histórico con telescopio espacial Hubble

Dos tipos de Magnitud

Alfa Cen y Beta Cen, son estrellas de casi el mismo brillo en el cielo (mag 0 y 0,6 respectivamente). Sin embargo, Beta esta mas de cien veces más lejana que Alfa. En otras palabras, Beta, a 500 años luz es un monstruo luminoso, para verse casi tan brillante como Alfa, a solo 4 años luz.

Alfa y Beta Centauri. A la izquierda, Alfa de color amarillento (de hecho es muy parecida al Sol), y a la derecha Beta azulada. Beta esta mas de cien veces mas lejana que Alfa. Sin embargo casi son del mismo brillo aparente. 

Desde el punto de vista astronómico, existen entonces dos tipos de magnitudes; las aparentes (m), que son los brillos que se ven en apariencia en el cielo y las absolutas (M), que representan el brillo real de la estrella.

En resumen, las m de Alfa y Beta son casi iguales, pero las M son muy diferentes, siendo Beta muchísimo mas brillante.

Diagrama esquemático de las magnitudes "m" y "M". La distancia patrón se coloco a 10 parsec. Una estrella a menor distancia, tiene una "m" mayor que la "M". Si la estrella esta mas lejana, la "m" es menor que la "M". En el caso de que la estrella este a 10 parsecs tiene m =M. Vemos su brillo real.

Por ejemplo, Alfa Cen tiene m= cero y M=4,5.

Beta Cen tiene m=0,6 y M= -5. 

Hay una formula que las relaciona, que parece muy difícil, pero que solo indica que cuanto más lejana esta una estrella se ve más débil, y viceversa. La M se toma por convención por el brillo de la estrella si estuviera a 10 pársec (unos 33 años luz).

M - m = 5 - 5log (d)      (formula 1)

Donde: d es la distancia de la estrella en pársec.

Esta ecuación tiene 3 variables: m, M y d, por lo que si conozco la M y m, puedo calcular la distancia de la estrella. Si conozco la m y d, puedo saber su M. De hecho, siempre conozco la m, ya que es lo que mido en el cielo.

Con esta formula se puede calcular la distancia de cualquier estrella, si se conoce su m (se mide en el cielo) y su M (puede medirse por el espectro de la estrella).

Como se puede ver en la tabla de abajo, la magnitud aparente da información observacional, sobre como se ve en el cielo. En cambio la magnitud absoluta nos habla de como es realmente el astro.

Tabla comparativa de magnitudes aparentes y absolutas (calculada con la formula 1).

  m        M

-26,7     4,6       Sol

-12,0    33,0       Luna Llena

 -4,3    30,0       Venus (máximo)

 -1,6     1,4       Sirio

  0,0     4,7       Alfa Centauri

  0,6    -5,2       Beta Centauri

  4,0   -20,5       Galaxia de Andrómeda

Noten algunos detalles de la tabla anterior:

El Sol, a pesar de que es el objeto mas brillante que se ve en cielo, seria apenas visible en un cielo de una ciudad a la distancia patrón.

Alfa Centauri y el Sol, son casi del mismo brillo real.

Sirio es bastante mas brillante que ambas.

Beta Centauri, a la distancia patrón, se vería mas brillante que Venus en el cielo (!).

La Luna y Venus a la distancia patrón, no se podrían fotografiar con los equipos que existen actualmente.

Andrómeda, al ser una galaxia, formada por miles de millones de estrellas, tiene una M muy alta, pero a la distancia que se encuentra, se ve débil a simple vista con un cielo excelente.