Cuando miramos al cielo en una noche despejada, lo
primero que nuestros ojos advierten es que las estrellas que observamos
presentan brillos y colores diferentes. Algunas deslumbrantes, otras de
brillo medio y otras tantas sólo visibles con cierto esfuerzo.
Los astrónomos
profesionales y aficionados se refieren en muchas ocasiones
a las estrellas en términos de brillo, tanto para estudios
científicos como para efemérides de cara a la observación.
Pero, ¿cómo expresar la medida del brillo de una estrella?
Resultaría muy problemático y confuso referirnos al brillo
de un modo cualitativo o comparativo (esta estrella brilla
más que la de su izquierda,aunque un poco menos que la que
se sitúa arriba junto a otra más brillante que las dos).
También sería un tanto impreciso catalogar el brillo de las
estrellas de un modo descriptivo (muy brillante, bastante,
algo, poco...). Es necesario entonces buscar un modo
cuantitativo de medir ese brillo.
Magnitudes
¿Cómo expresar entonces el brillo
de una estrella? Los astrónomos emplean un sistema bien
sencillo que procede de la antigua Grecia: las magnitudes.
El ojo humano es capaz de catalogar estrellas en base al
brillo y de estimar cuando dos estrellas dadas tienen un
brillo idéntico o similar. Los antiguos astrónomos griegos
asignaban a las estrellas más brillantes del cielo la
magnitud 1 y a las apenas perceptibles a simple vista en las
noches más oscuras la magnitud 6. Entre ambos números
existen valores intermedios que se pueden emplear para
expresar el brillo de estrellas más o menos brillantes. De
este modo tan sencillo, las estrellas de magnitud 1 son las
más brillantes, las de magnitud 2 brillan algo menos que las
de 1, las de magnitud 3 son más débiles que las de 2, etc...
así hasta llegar a la magnitud 6, el límite para las
estrellas más difíciles de ver a simple vista.
Imagen: el sistema de magnitudes empleado por
los griegos, en el que las estrellas más brillantes son de magnitud 1 y
las más débiles de magnitud 6.
Desde la época de los antiguos griegos, la
Astronomía ha progresado muchísimo y aunque seguimos empleando nuestros
ojos para medir el brillo de las estrellas y otros cuerpos celestes
(planetas, cometas, asteroides, etc.), también contamos con instrumental
óptico avanzado y sistemas de tratamiento de imagen que nos resultan de
gran ayuda para realizar nuestros estudios u observaciones astronómicas.
Esto ha conllevado que la medida del brillo de un objeto celeste no
solamente se exprese mediante los números enteros antes mencionados (1,
2, 3, 4, 5 y 6), sino que además podamos referirnos al brillo con mayor
precisión. Es obvio pensar que pueden existir estrellas que no sean tan
brillantes como las de magnitud 1, pero sí resulten más luminosas que
las de magnitud 2. En este caso, para expresarnos con mayor precisión,
en vez de emplear números enteros podemos referirnos al brillo de una
estrella con números decimales. De hecho, para, los astrónomos siempre
suelen emplear magnitud decimal. Por ejemplo, la estrella Albireo (en la
constelación de Cisne) tiene magnitud 3.2; Aldebarán (la estrella más
brillante de Tauro) es de magnitud 1.1 ó la estrella Polar (en la Osa
Menor) es de 2.1. Incluso es posible ir más allá y emplear dos o tres
decimales, cuando estamos realizando trabajos de mayor precisión que
requieren una estimación más exacta.
Ampliando la escala
Es posible que a estas alturas ya
haya surgido una pregunta: ¿existen estrellas o cuerpos
celestes más brillantes de magnitud 1? La respuesta es
afirmativa: de hecho, algunas estrellas presentan un brillo
mayor a este valor y la mayor parte de los planetas brillan
bastante más que las estrellas. Para continuar con la escala
de magnitudes, a las estrellas de brillo mayor que magnitud
1 se les asigna un brillo de cero o incluso un valor
negativo. Así, podemos encontrarnos con estrellas como
Betelgeuse (en Orión) con magnitud 0.7, Capella
(en Auriga) con magnitud 0.1, o Arturo (de la constelación
de Boyero) cuyo brillo es exactamente de 0.0. La estrella
Sirio (en Can Mayor) tiene un brillo tan alto que su
magnitud es negativa, de –1.5. Pero los casos más
espectaculares son los planetas: de los nueve planetas del
Sistema Solar, cinco se aprecian con facilidad a simple
vista en el cielo: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y
Saturno. Saturno es el más “apagado” de los cinco, con
magnitud aproximada de 0. Venus es el más brillante, que
puede llegar hasta la magnitud –4.5. Júpiter tiene magnitud
aproximada –2 y Mercurio y Marte varían de brillo en función
de su posición respecto a la Tierra, pero en su máximo
pueden llegar a alcanzar magnitudes de –1.5 y –2.5,
aproximadamente. Un caso particular es el de Urano, de
magnitud +5.9, apenas observable a simple vista y muy
difícil de localizar si no empleamos instrumental óptico
(prismáticos o telescopios).
Imagen: un mapa de la región del cielo en
la que se encuentran las constelaciones de Orión, Tauro y
Géminis. Junto a cada estrella se indica la magnitud de la
misma.
Naturalmente, el Sol y la Luna son
casos extraordinarios de brillo en comparación con las
estrellas, presentando el primero una magnitud de –26.8 y la
segunda, en fase llena, una magnitud de –12.7. Algunos
satélites artificiales pueden brillar mucho cuando sus
antenas reflejan la luz del Sol, alcanzando magnitud –7 ó
incluso mayor. La Estación Espacial Internacional (ISS) es
fácilmente visible a ojo desnudo, alcanzando su magnitud un
valor de –4 ó mayor en muchas ocasiones.
Pero no hemos de olvidarnos de
aquellos cuerpos que no podemos ver a simple vista y que de
hecho son la mayoría que puebla el Universo. Existen
estrellas y otros objetos que son más débiles de magnitud 6.
Si miramos al cielo a través de unos prismáticos apoyados en
un trípode, seremos capaces de observar un buen número de
estrellas no visibles a ojo desnudo, llegando a la magnitud
7, 8 ó incluso 9 (dependiendo del tipo y calidad de los
prismáticos). Con un modesto telescopio es posible percibir
estrellas de magnitud 11 y cuanto mejor sea el instrumento
que empleemos para la observación, más lejos podemos llegar.
Por ejemplo, con un telescopio potente y una cámara de
fotografía química o digital es posible alcanzar magnitudes
cercanas a 17 ó 18, aunque dependiendo desde luego del tipo
de telescopio y cámara que estemos usando. Los observatorios
profesionales llegan mucho más allá: el conocido Telescopio
Espacial Hubble puede observar fácilmente estrellas de
magnitud 25 ó 30...
Así, empleando esta escala de
magnitudes podemos deducir qué tipo de instrumental
necesitamos emplear como mínimo para observar un objeto
determinado: Júpiter (magnitud -2.0) puede observarse
cómodamente a simple vista. Urano (-5.9) podría –en teoría–
verse a ojo desnudo, pero es prácticamente imprescindible el
uso de prismáticos como mínimo. Neptuno (-8.0) precisa al
menos unos prismáticos, pero para ver Plutón (-13.9) hará
falta un telescopio bien potente.
Brillo variable
Existen estrellas cuyo brillo
varía, a las que denominamos “Estrellas Variables”. Algol,
una variable bien conocida en la constelación de Perseo,
varía entre magnitud 2.2 y 3.4 en un periodo de tiempo de
unos 2.86 días. Sabiendo la magnitud podemos deducir que
estas variaciones de brillo son visibles con relativa
facilidad a simple vista. Para apreciarlas sólo tenemos que
comparar la luminosidad de Algol con otra estrella próxima
de magnitud fija y que presente, por ejemplo, magnitud 3
–brillo más o menos similar al de Algol–, para
ver cómo algunos días brilla más esta estrella de
comparación y otros días es la propia Algol la más brillante
de las dos. En el transcurso de varias semanas y también con
un poco de práctica, podremos comprobar que, en efecto, la
luminosidad de Algol no es siempre la misma.
Otro ejemplo
interesante es el de otra estrella llamada R CrB en la
constelación de la Corona Boreal que suele presentar
magnitud próxima a 6, pero que durante periodos de tiempo
determinados sufre caídas bruscas e irregulares hasta
magnitud 13. R CrB resulta, observable con algo de
dificultad a simple vista –aunque fácilmente a prismáticos–
cuando su brillo es alto, pero difícil de apreciar con
telescopio cuando sufre una caída de luminosidad.
Imagen:
mapa en el que se muestra la situación de la estrella
variable R CrB. Los números junto a las estrellas
representan las magnitudes de las mismas.
Cometas, nebulosas y galaxias:
objetos difusos con dificultad añadida
A excepción del Sol y de la Luna
–casos particulares–, en todos los ejemplos anteriores nos
hemos referido al brillo que presentan los objetos puntuales
como las estrellas, es decir, aquellos objetos que presentan
aspecto de punto. Pero existen otros cuerpos celestes que no
son puntuales, tales como los cometas o las nebulosas, que
desde nuestra perspectiva son áreas en vez de puntos.
En estos casos, cuando hablamos
sobre la magnitud de un objeto de este tipo, estamos
refiriéndonos a la luminosidad que presenta todo un área si
ésta fuese puntual, es decir, si pudiésemos “encoger” toda
esa área hasta que tomase forma de punto. De esta forma,
cuando nos hablan, por ejemplo, de la magnitud de una
nebulosa, tenemos que pensar en ese valor numérico
distribuido por la superficie de dicho objeto. ¿Qué
implicación tiene esto? Fundamentalmente que al tener que
distribuir o repartir el valor de la magnitud por todo el
área del objeto, el brillo “real” de éste para nuestros ojos
es un tanto menor que la propia magnitud indicada del mismo.
Tenemos, de esta forma, que restar aproximadamente entre 1 y
2 magnitudes al valor inicial dado.
Imagen: la magnitud de los objetos difusos no
se ha de entender del mismo modo que la de los objetos
puntuales.
Por ejemplo, una nebulosa que presente
magnitud 3 puede parecer tener un brillo más que aceptable
para observar a simple vista. En realidad, la magnitud
efectiva para nuestros ojos podría hallarse cercana a 5, lo
cual la convierte en un objeto un tanto más difícil –pero no
imposible– de apreciar a simple vista. Un cometa que
presente magnitud 5 podría
resultar
inapreciable a ojo desnudo y necesitar para su observación
el empleo de prismáticos. Si en un catálogo astronómico nos
dicen que una galaxia determinada tiene magnitud 9 y sabemos
que con nuestro telescopio hemos llegado a ver estrellas de
magnitud 11, lo más seguro es que dicha galaxia sea
prácticamente imposible de apreciar a telescopio, porque en
realidad su “superficie” aparentaría tener magnitud más
débil que 10.
Mirando a través de filtros
Para
llevar a cabo la mayor parte de los estudios astronómicos
profesionales se emplean filtros. Un filtro suele consistir
en un cristal que, como su nombre indica, filtra
determinadas longitudes de onda. Muchos de los filtros
empleados en Astronomía son de colores, de tal forma que su
función es sólo dejar pasar la luz correspondiente a ese
color (más técnicamente, filtran un rango determinado de
longitudes de onda del espectro visible). Para observar
estrellas y planetas se emplean filtros amarillos, rojos,
naranjas, azules, verdes... en función de lo que interese
estudiar. En otras investigaciones se utilizan filtros de
otros rangos de longitudes de onda no pertenecientes al
espectro visible (infrarrojos, ultravioletas...) o en
longitudes de onda muy determinadas.
En el caso de objetos
como las estrellas, nebulosas, galaxias, etc. es frecuente
describir la magnitud en base al filtro empleado, es decir,
especificar junto al valor de la magnitud el filtro con el
que se observó el objeto determinado. Por ejemplo, podemos
decir que una estrella tiene magnitud 9.42 R, lo cual
significa que su magnitud, observada a través de filtro
rojo, es de 9.42. Esa misma estrella puede presentar
magnitud
9.17 G
(verde, “green” en inglés) o 9.23 B (azul, “blue” en
inglés). La necesidad de especificar el filtro responde a
que la magnitud de la estrella –o de cualquier objeto– no va
a ser siempre la misma al observarla a través de diferentes
filtros o con ninguno, pues algunos de éstos dejarán pasar
más luz a su través y otros menos, en función de las
características del filtro y de la propia estrella. De este
modo, en muchos catálogos profesionales de estrellas y
objetos de cielo profundo (nebulosas, galaxias, quasares...)
podemos encontrar varias medidas de magnitud en función del
filtro empleado.
Apéndice:
¿representan las magnitudes un brillo real?
Esta pregunta tiene dos respuestas, ambas
negativas, que nos pueden ayudar a entender conceptos e
ideas sencillas, pero importantes. Veámoslas por separado:
A) Una
estrella de magnitud 1 brilla mucho más que otra de magnitud
5, pero esto no significa que la primera sea un astro
intrínsecamente más brillante que la segunda. Es decir, la
estrella de magnitud 1 no tiene necesariamente que emitir
más luz que la de magnitud 5. Cuando observamos el cielo en
una noche despejada no podemos conocer de mano a que
distancia de encuentra cada estrella y puede suceder que la
estrella de magnitud 1 sea pequeña y de brillo intrínseco
débil, pero que se encuentre muy próxima a nosotros. También
podría ocurrir que la otra estrella, de magnitud 5, sea en
realidad tremendamente brillante, pero al hallarse a una
distancia mucho mayor se aprecie como un punto muy débil. Un
ejemplo útil para entender esto es imaginar un faro situado
a varios kilómetros de distancia, el cual se aprecia como un
punto luminoso, y al mismo tiempo encender una linterna
alumbrándonos directamente a la cara. La linterna, al
hallarse muy próxima a nuestros ojos, nos resulta más
brillante que el faro, aunque éste último sea el que más luz
emite. De todo ello podemos deducir que las magnitudes no
representan el propio brillo real de los objetos que
observamos, sino el brillo que estos tienen al
observarlos desde la Tierra.
B) Por otro
lado, hay que tener en cuenta un aspecto importante de la
escala de magnitudes que estamos empleando: los valores que
usamos se basan en nuestra percepción visual, pero no en el
brillo intrínseco de las estrellas. Aunque pueda parecer lo
contrario, una estrella de magnitud 5 no brilla cinco veces
menos que otra de magnitud 1. Ni tampoco una estrella de
magnitud 2 brilla el doble que otra de magnitud 4. En
realidad, una estrella de primera magnitud es 2.512 veces
más luminosa que otra de segunda magnitud, la cual es
también 2.512 veces más luminosa que otra de tercera
magnitud y así sucesivamente. Para comparar el brillo real
entre estrellas sólo es necesario realizar unos sencillos
cálculos, multiplicando dicha cantidad por la diferencia
entre las magnitudes de las dos estrellas a comparar. Así,
la diferencia real de brillo entre una estrella de magnitud
3 y otra de magnitud 5 es 2.512 x 2.512 = 6.310. O, por
ejemplo, la diferencia de brillo entre una estrella de
magnitud 1 y otra de magnitud 6 es 2.512 x 2.512 x 2.512 x
2.512 x 2.512 = 100. De este modo, podemos decir que, para
este último caso, una estrella de magnitud 1 brilla 100
veces más que otra de magnitud 6.
Es posible expresar
este cálculo con una sencilla fórmula:
D = 2.512
|(m1-m2)|
en donde D se refiere
a la diferencia de brillo, m1 es la magnitud del objeto más
brillante y m2 la del más débil.
|(m1-m2)| representa
el valor absoluto de la diferencia entre estas magnitudes,
de tal forma que para calcularlo simplemente hemos de restar
el valor de magnitud del objeto más luminoso menos el del
más débil. El valor que obtengamos, si resultase negativo,
lo hacemos positivo.
Gentileza:
Astroenlazador.com
