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El rompecabezas de los catálogos de estrellas antiguas y las correcciones de brillo modernas
Los catálogos de estrellas antiguos que dan tanto la posición como la magnitud de las estrellas se remontan a muchos siglos. El más famoso e influyente fue compilado por Ptolomeo alrededor del 140 a. C. y contiene listados de 1028 estrellas. Los astrónomos modernos han admirado durante mucho tiempo la precisión con la que Ptolomeo midió la posición de las estrellas, pero sorprendentemente han prestado poca atención a las magnitudes.
Eso cambia hoy gracias a un estudio de Bradley Schaefer en la Universidad Estatal de Louisiana en Baton Rouge. Schaefer ha analizado las magnitudes en el antiguo catálogo de estrellas de Ptolomeo y las ha comparado con los valores modernos, considerándolas extremadamente precisas.
Pero tiene otro hallazgo que es desconcertante: la magnitud de Ptolomeo no solo es precisa, también se corrige por el hecho de que una estrella parece más brillante en lo alto que cerca del horizonte, un fenómeno llamado extinción. Esto es sorprendente y sin precedentes, dice Schaefer.
La física detrás de la extinción es sencilla. La luz de las estrellas tiene que viajar una cierta distancia a través de la atmósfera para llegar a un observador, un proceso que causa dispersión y absorción. Esta distancia se minimiza cuando la estrella está en lo alto. Sin embargo, la luz de una estrella cercana al horizonte tiene que viajar más del doble a través del aire y esto aumenta drásticamente la cantidad de luz perdida. Por esta razón, las estrellas que están bajas en el cielo pueden parecer más que una magnitud más tenues de lo que realmente son.
La explicación habría sido desconocida para Ptolomeo (solo se formuló de esta manera en 1729). Entonces, una pregunta interesante es cómo Ptolomeo pudo haber corregido sus observaciones. Desafortunadamente, el antiguo astrónomo no ofrece pistas en sus propios escritos. Si bien dedica un tiempo a explicar cómo medir la posición con la ayuda de un armilar, no dice nada sobre el proceso que utilizó para medir la magnitud.
Schaefer dice que hay varias formas en que Ptolomeo podría haber realizado el truco. Para empezar, la magnitud de una estrella es una medida relativa, por lo que los astrónomos antiguos debieron haber elegido una estrella como referencia y luego buscar otras con un brillo similar, tal como lo hacen los astrónomos modernos.
Desde una posición de observación determinada, algunas estrellas alcanzarían regularmente el cenit o se acercarían a él, mientras que otras nunca se elevarían más de unos pocos grados por encima del horizonte. Y, sin embargo, Ptolomeo consigue que sus brillos relativos sean correctos.
Una idea que propone Schaefer es que las mediciones de todas las estrellas se habrían realizado cuando estaban cerca del horizonte, de modo que todas sufrieron el mismo nivel de extinción. Otro es que los observadores habrían corregido más o menos inconscientemente la atenuación, ya que habrían tenido una larga experiencia con ella.
Ha podido descartar varias sugerencias potenciales, como la posibilidad de que su resultado sea una casualidad, posibilidad que dice poder descartar con su análisis estadístico.
El misterio se profundiza con otro de los descubrimientos de Schaefer de que Ptolomeo sobrestimó consistentemente la corrección de extinción en algunas direcciones y la subestimó en otras, aunque en general, la corrección promedio de extinción fue exactamente correcta. Schaefer no tiene idea de por qué podría haber sido esto.
Curiosamente, Schaefer dice que ha encontrado correcciones de extinción similares en los catálogos de estrellas compilados por Al Sufi trabajando (c 960 d.C.) en Isfahan en lo que ahora es Irán, y en los registros de Tycho Brahe (c1590) que ha trabajado en la isla de Hven. en las rectas entre Dinamarca y Suecia. Ninguno describe en detalle cómo midieron la magnitud.
Claramente, estos antiguos astrónomos tenían técnicas poderosas para corregir sus datos que desde entonces se han perdido. Sugerencias de cómo podrían haberlo hecho en la sección de comentarios por favor.
Ref: arxiv.org/abs/1303.1833 : Las mil magnitudes de estrellas en los catálogos de Ptolomeo, Al Sufi y Tycho están todas corregidas para la extinción atmosférica