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sábado, 28 de agosto de 2010

Magnitude de objetos celestes

A magnitude é uma medida do brilho de um objeto celeste. Números mais altos de magnitudes representam objetos menos brilhantes, números mais baixos de magnitudes representam objetos mais brilhantes e números negativos de magnitude indicam brilho extremo.

O primeiro sistema de medida do brilho de objetos celestes foi desenvolvido pelo astrônomo grego Hiparco, no século II a.C. Ele verificou que as estrelas poderiam ser classificadas de acordo com o brilho que apresentavam quando observadas a olho nu. Sem meios de medir sua radiação, ele escolheu visualmente as mais brilhantes e as definiu como de grandeza 1. As um pouco mais fracas, chamou de grandeza 2, e assim por diante até chegar às estrelas que mal podia ver, que classificou como grandeza 6.

Naquela época a intensidade visual era associada ao tamanho dos objetos, desta forma utilizava-se a palavra grandeza. Atualmente, a intensidade visual está relacionada à distância de um objeto, não tendo relação com seu tamanho e brilho intrínseco e o termo adotado passou a ser magnitude. O brilho que um objetos celeste aparenta ter, quando visto a olho nu a partir da Terra, determina sua magnitude aparente ou visual. Já a medida real ou do seu brilho intrínseco é definida pela magnitude absoluta.

O sistema quantitativo atual foi desenvolvido em 1856 pelo astrônomo inglês Norman Robert Pogson, que procurou criar um sistema que concordasse tanto quanto possível com as antigas medições qualitativas feitas pelos gregos. Com o auxílio de um fotômetro, Pogson elaborou um modelo matemático para dar conta do sistema de magnitudes.

A expressão que dá a magnitude visual ou aparente de uma estrela em termos de sua luminosidade é conhecida como fórmula de Pogson e é escrita como:

m = -2,5 log F + C

Onde m é a magnitude aparente ou visual da estrela, F é a luminosidade da estrela recebida por um detector colocado sobre a superfície da Terra, e C é a constante usada para definir o zero da escala de magnitude, baseada na magnitude aparente da estrela Vega.

A equação de Pogson mostra que a escala de magnitudes é uma relação logarítmica. A regra utilizada por esta escala é tal que uma diminuição sucessiva de uma unidade em magnitude representa um aumento no brilho aparente por um fator de 2,512. Deste modo uma diferença de 5 magnitudes corresponde a um aumento de 100 vezes no brilho do objeto celeste. Trata-se da medição feita por Pogson através do fotômetro, onde observou-se que a diferença de brilho entre uma estrela de grandeza 1 e uma de grandeza 6 era de aproximadamente 100 vezes.

A magnitude aparente não nos dá uma ideia do brilho verdadeiro de um objeto, que às vezes parece fraco devido à grande distância que se encontra, enquanto outros nos parecem muito brilhantes porque estão muito mais perto. A magnitude absoluta é o brilho que os objetos apresentariam, se estivessem a uma mesma distância, padronizada em 10 parsecs (1 parsec = 30,857x10^12 km). Deste modo, vemos que a magnitude absoluta mede quão brilhante um objeto apareceria para nós se ele fosse tirado de sua posição verdadeira e colocado a uma distância padrão de 10 parsecs, ou aproximadamente 32,6 anos-luz.

Se a distância real de uma estrela é d parsecs, sua magnitude absoluta M e sua magnitude aparente m estão relacionadas pela equação:

M = m - 5 log (d/10)

Abaixo uma tabela com as estrelas mais brilhantes de acordo com a magnitude aparente e respectiva magnitude absoluta e distância à Terra:

Estrela      magnitude      magnitude      distância à Terra
             aparente       absoluta       em parsecs

Sol          -26,74          4,83            0,00000485
Sirius        -1,46          1,43            2,64
Canopus       -0,72         -5,63           96
Arcturus      -0,04         -0,29           11,24
Vega           0,03          0,58            7,76
Rigel          0,18         -6,72          240
Procyon        0,34          2,63            3,49
Betelgeuse     0,42         -6,05          197

A visão humana, sem instrumentos, é capaz de enxergar objetos até a sexta magnitude, com o auxílio de um binóculo ou de um telescópio o alcance torna-se maior, por exemplo o telescópio Hubble detecta objetos até a trigésima magnitude aparente.

quarta-feira, 29 de julho de 2009

Comparando o tamanho dos astros

Encontrei esta figura no Wikimedia Commons. É uma imagem comparando os tamanhos relativos dos planetas do sistema solar com algumas das estrelas mais conhecidas.

Interessante é perceber quanto o nosso planeta Terra é pequeno quando comparado com as maiores estrelas do universo. A Terra possui 6.378,14 quilômetros de raio equatorial e o raio solar é cerca de 110 vezes o raio da Terra, com aproximadamente 695.500 quilômetros.

Júpiter é o maior planeta do sistema solar, com 71.492 quilômetros de raio equatorial, 11,2 vezes o raio da Terra. E Mercúrio é o menor planeta do nosso sistema, com raio de aproximadamente 2.439,7 quilômetros, 0,38 vezes o raio da Terra.

Dentre as estrelas apresentadas na figura, VY Canis Majoris é a maior estrela conhecida no universo, seu raio é cerca de 1.800-2.100 vezes o raio solar e está a uma distância de 4.900 anos-luz de nós. E a estrela mais brilhante para nós é a Sirius com uma magnitude aparente de -1,46 e distante 8,57 anos-luz da Terra. Ambas estão localizadas na constelação do cão maior.


Coloquei aqui uma versão reduzida, a imagem original encontra-se em:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Star-sizes.jpg

sexta-feira, 29 de maio de 2009

Contando as estrelas

A maioria das estrelas não podem ser vistas a olho nu, o olho humano sem ajuda ótica só consegue enxergar um astro de até sexta magnitude, portanto sem alcançar alguma estrela além da nossa galáxia. Desta forma torna-se necessário o uso dos telescópios para poder enxergar mais adiante.

O universo visível é o espaço máximo no qual o homem pode enxergar com o uso do mais potente telescópio e este alcance vem aumentando com os avanços da tecnologia.

Em 2004 o centro de operações do telescópio espacial Hubble divulgou uma imagem de uma observação do espaço profundo. Esta observação detectou objetos de até 30ª magnitude e foi chamada de "Hubble Ultra Deep Field" (HUDF).

O telescópio Hubble capturou 800 exposições de um mesmo ponto distante por durante quatro meses, realizando 400 órbitas no planeta, com duas exposições por órbita. Isto aconteceu entre 24 de setembro de 2003 à 16 de janeiro de 2004 e acumulou um total de 11,3 horas de tempo de exposição.

Dentro deste campo ultra profundo foram coletadas aproximadamente 10.000 galáxias. Toda a área da esfera celeste é 12,7 milhões de vezes maior do que este minúsculo campo observado pelo telescópio Hubble. Sendo assim, se extrapolar esta contagem para todo o céu, terá uma estimativa de 127 bilhões de galáxias.

Uma galáxia típica tem aproximadamente 200 bilhões de estrelas. Multiplicando pelo número de galáxias tem-se um total de 25,4 sextilhões (2,54x10^22) de estrelas. Lembre-se, isto enxergando objetos até 30ª magnitude.

Quer ver todos os zeros?

25.400.000.000.000.000.000.000

Segue a imagem capturada pelo telescópio Hubble: