¿Qué es la magnitud de una estrella?

Los astrónomos siempre hablan de una estrella de cierta magnitud o que un planeta alcanzará otra magnitud en oposición, pero ¿de qué están hablando exactamente? ¿Qué tiene que ver la magnitud con el brillo de una estrella o de un planeta en el firmamento y por qué parece haber varias versiones de esta escala?

A la hora de hablar del brillo de una estrella podría usarse alguna cantidad que nos dijera la cantidad de energía que la estrella emite o la cantidad de energía que recibimos en cada metro cuadrado de la Tierra de dicha estrella, sea esta el Sol o un astro a miles de años luz de distancia. Sin embargo, quienes se dedican a la astronomía han visto más cómodo utilizar algo conocido como la “magnitud de una estrella”. Esta magnitud está por supuesto relacionada con cantidades más físicas y exactas en la actualidad, aunque no lo estuviera en su origen. 

Esta escala no es exactamente una invención moderna, pues podemos remontar su origen a la clasificación que el astrónomo Hiparco de Nicea hizo en el siglo II a.C. Él básicamente clasificó las estrellas visibles a simple vista en 6 grupos distintos. A las estrellas más brillantes las incluyó en el grupo de “primera magnitud”. Las siguientes estrellas más brillantes las clasificó como de “segunda magnitud”. Siguió así hasta que a las estrellas más tenues, apenas visibles a simple vista, les asignó la sexta magnitud. De esta forma todas las estrellas conocidas en la época podían clasificarse entre las magnitudes 1 y 6. 

Puesto que esta clasificación daba un orden a las estrellas, de más brillantes a menos brillantes, la magnitud iba creciendo conforme disminuye el brillo de una estrella. Es decir a mayor magnitud, menor brillo. Puedes entenderlo como que, para Hiparco, la magnitud era una especie de “clase”, de forma que las estrellas más brillantes eran estrellas de primera clase, a continuación venían las de segunda clase, etc. Esta escala diseñada en la antigua Grecia sobrevivió hasta la época moderna en que la astronomía empezó a servirse de telescopios y más tarde de detectores. Estos instrumentos permitieron a los astrónomos modernos concluir algunas propiedades de esta escala de magnitudes. 

Por un lado, el rango que supone la diferencia entre una estrella de primera magnitud y otra de sexta magnitud equivale a un factor 100 en brillo. Una estrella de magnitud 1 es por tanto unas 100 veces más luminosa que una estrella de magnitud 6. Esto significa que un aumento de magnitud de 1 equivale aproximadamente a una disminución del brillo de unas 2’5 veces. Esto es porque 2’5 elevado a 5 da aproximadamente 100. Lo que esto significa, en términos más prácticos, es que la escala que a ojos (nunca mejor dicho) de Hiparco parecía lineal, era en verdad exponencial.

Otra de las cosas que observaron los astrónomos modernos es que hay incontables estrellas más allá de la magnitud 6 de Hiparco, más allá de lo que el ojo humano es capaz de percibir. Estas estrellas y objetos astronómicos fueron descubiertos mientras mejoraban los telescopios a lo largo de los siglos. Las lunas más grandes de Júpiter por ejemplo alcanzan magnitudes de entre 5 y 6 en oposición, en el momento más próximo de su órbita, pero no fueron descubiertas hasta el año 1610 porque el brillo de Júpiter las eclipsaba. Urano se sitúa en el límite de la visión humana, con una magnitud próxima a 6. Esto hizo que fuera observado desde la antigüedad, pero que no fuera identificado como planeta hasta finales del siglo XVIII. Neptuno por el contrario tiene una magnitud situada entre 7 y 8, por lo que no fue observado hasta su descubrimiento, a mediados del siglo XIX. De esta forma, la escala de magnitud de Hiparco se extendió para incluir a los astros que no eran suficientemente brillantes para ser visibles a simple vista, pero también para incluir a aquellos todavía más brillantes que las estrellas del firmamento, como Marte, Júpiter o Venus, pero también la Luna y el Sol.

Partiendo de la base de que un cambio de 5 magnitudes equivale a una diferencia de 100 veces en brillo puede extenderse la escala fácilmente a magnitudes con decimales y a magnitudes para objetos mucho más brillantes. Siguiendo esta escala el Sol tendría una magnitud de -26’8 y la luna llena -12.5. El siguiente objeto más brillante sería Venus, que puede llegar hasta una magnitud de -4.4. La estrella más brillante, utilizando la versión precisa de la escala de Hiparco, sería Sirio con una magnitud de -1.5. Todas estas magnitudes sin embargo no nos hablan del brillo intrínseco de cada uno de estos astros, sino de cuán brillantes se ven desde la Tierra. 

Todas estas cantidades que hemos estado mencionando para la magnitud de diferentes objetos corresponden a lo que se conoce como “magnitud aparente”. Para hablar del brillo real de una estrella o astro utilizaríamos la “magnitud absoluta” que sería la magnitud aparente de una estrella, planeta u objeto astronómico si la midiéramos a 10 pársecs (algo más de 32 años luz) de distancia. Por tanto las estrellas situadas más lejos de esos 10 pársecs tendrán magnitudes absolutas menores que sus magnitudes aparentes, porque situarlas a 10 pársecs de la Tierra supondría acercarlas a nuestro planeta. Para cualquier objeto más cercano, como el Sol, los planetas o estrellas como Sirio, Alfa Centauri o Vega, su magnitud absoluta será menor que la aparente.

El Sol por ejemplo tiene una magnitud absoluta de 4’85, por lo que si estuviéramos a 10 pársecs de él, sería apenas más brillante que las estrellas más tenues visibles a simple vista. El desarrollo de telescopios cada vez más potentes y sofisticados nos ha permitido observar el universo en más detalle del que podríamos tan solo con nuestros ojos. Unos binoculares buenos pueden permitirnos observar objetos de hasta magnitud 10, un telescopio amateur no demasiado caro puede llevarnos a magnitudes en torno a 15 ó 16, mientras que los telescopios más punteros, como el Hubble, el Keck o el James Webb pueden observar objetos tan poco brillantes como una magnitud 30.

Referencias:

Matthew, Templeton, 2011, "Magnitudes: Measuring the Brightness of Stars". American Association of Variable Stars (AAVSO)

José Luis Oltra de perfil

José Luis Oltra (Cuarentaydos)

Soy físico de formación y viajero de vocación. Divulgo ciencia allí donde me lo permiten, aunque principalmente en youtube y tiktok bajo el nombre de Cuarentaydos. Por aquí me verás hablando de la física del universo, desde las galaxias y estrellas más grandes hasta las partículas subatómicas que las componen.

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