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Magnitud y color

MAGNITUD APARENTE

Cuanto menos brillante es un objeto astronómico en el cielo nocturno mayor es su magnitud aparente.

Los astrofísicos utilizan el término magnitud aparente para describir el brillo que presenta un objeto observado desde la superficie terrestre. La idea de una escala de magnitudes proviene de Hiparco (alrededor del 150 a.c.) quien inventó una escala para describir el brillo de las estrellas que podía observar a simple vista. Asignó el valor 1 a las más luminosas y 6 a las más tenues. No consideró el Sol, la Luna ni los planetas en su escala.

Hoy en día, tras la invención del telescopio, la escala se ha ampliado para integrar los objetos menos luminosos y, por el otro extremo, los objetos del sistema solar. Cuanto más luminoso o brillante es un objeto astronómico en el cielo nocturno menor es su magnitud aparente, pudiendo incluso ser negativa. Por otro lado los objetos menos brillantes observados por el telescopio espacial Hubble tienen magnitudes aparentes del orden de 30.

Magnitud aparente Objeto celestial
-26.7 Sol
-12.6 Luna llena
-4.4 Venus (máximo brillo)
-3.0 Marte (máximo brillo)
-1.6 Sirius (estrella más brillante)
+3.0 Límite ojo humano en un entorno urbano
+5.5 Urano (máximo brillo)
+6.0 Límite ojo humano
+9.5 Objetos más tenues visibles con binoculares
+13.7 Pluton (máximo brillo)
+30 Objetos más tenues observables con el Hubble Space Telescope

Finalmente, si comparamos la magnitud aparente de dos estrellas distintas podemos obtener una relación entre sus brillos aparentes de acuerdo con la siguiente tabla:

Diferencia en la magnitud aparente

(m2 – m1)

Relación entre los brillos aparentes

(b1/b2)

1 2.512
2 (2.512)2 = 6.31
3 (2.512)3 = 15.85
4 (2.512)4 = 39.82
5 (2.512)5 = 100
10 (2.512)10 = 104
20 (2.512)20 = 108

Matemáticamente

(m2 – m1) = 2.5log10(b1/b2)

 

MAGNITUD ABSOLUTA

El término magnitud absoluta fue introducido después del de magnitud aparente, cuando los astrofísicos tuvieron la necesidad de comparar el brillo intrínseco o brillo absoluto de los objetos astronómicos.

Hay que tener en cuenta que la magnitud aparente de un objeto astronómico nos informa tan solo del brillo aparente del mismo desde la superficie terrestre. La magnitud aparente no informa de cuán brillante es ese objeto respecto a otros objetos celestiales. Por ejemplo, desde la Tierra el planeta Venus parece como el objeto más brillante del cielo nocturno (sin considerar la Luna), mucho más brillante que la mayoría de las estrellas visibles. Sin embargo es obvio que Venus, siendo un planeta, es intrínsecamente muchísimo menos brillante que cualquiera de ellas. Su brillo aparente es tan intenso debido a su cercanía. Inversamente, alguno de los objetos más tenues del cielo nocturno son sin embargo de los más brillantes, apareciendo tan poco luminosos debido a la distancia tan grande a la que se encuentran.

Para poder comparar el brillo intrínseco de los objetos astronómicos definimos la magnitud absoluta como la magnitud aparente que tendría el objeto si estuviera situado a una distancia de 10 parsecs. Así por ejemplo, el Sol cuya magnitud aparente es de -26.7, siendo el objeto más brillante desde la Tierra, tiene una magnitud absoluta de +4.7 . Dicho con otras palabras, si el Sol se encontrara a la distancia de 10 parsecs de la Tierra su magnitud aparente sería aproximadamente la de Ganímedes, el satélite de Júpiter observado por Galileo con su telescopio.

MAGNITUD Y COLOR

En la práctica la magnitud de un objeto astronómico se mide en cierta longitud de onda utilizando un filtro de color. De hecho utilizamos sistemas de filtros estandarizados para obtener información en varias longitudes de onda, y poderla compartir con el resto de la comunidad científica.

Además es muy útil realizar medidas en diversas longitudes de onda, puesto que la emisión está íntimamente relacionada con la temperatura de la superficie estelar. Dicho con otras palabras, la temperatura superficial de una estrella determina el color de la luz que emite una estrella. Las estrellas azules son más calientes que las amarillas, y estas a su vez son más calientes que las rojas. Una estrella caliente como Sirius, que tiene una temperatura superficial de unos 9,400K, emite mucha más luz en el azul que en el rojo, por lo que aparece mucho más brillante  si utilizamos un filtro azul que uno rojo. El caso inverso ocurre con Betelgeuse, una estrella mucho más fría con una temperatura superficial  de unos 3,400K y que aparece mucho más luminosa con un filtro rojo que con uno azul.

El índice de color de una estrella es la diferencia entre las magnitudes de una estrella con dos filtros distintos. Aunque podemos utilizar cualquier combinación de colores, las más utilizadas son:

 B – V            V – R

donde B es la longitud de onda correspondiente al azul, V corresponde al verde y  R al rojo.

Si recordamos que cuanto más brillante es un objeto menor es su magnitud, y consideramos una estrella cuyo índice B-V es pequeño, será más azulada y caliente que otra con un B-V grande.

Fuente: Las Cumbres Observatory, LCO.

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