La luminosità delle stelle non è la prima cosa a cui si pensa, in modo tecnico, intendo, quando si sta con il naso all’insù ad ammirare il cielo che sempre più raramente arriva ad essere così poco inquinato da regalarci una bella stellata. Fortunatamente ci sono delle sere in cui anche in città le stelle brillano, le vediamo, e cerchiamo forse di riconoscerne qualcuna. Ma ci siamo mai chiesti perché alcune brillano più di altre e se non più “potenti” o solo più vicine? Non sono come lampadine e la questione è un po’ più complessa ma può essere spiegata, Così il prossimo cielo stellato avrà tutto un altro significato, o meglio, ne avrà due. Uno più romantico e uno più astronomico.
Luminosità delle stelle che vediamo
Non è necessario essere degli astrofisici o degli astronomi per notare che le stelle nel cielo non sono come le lucette di Natale, tutte uguali. Si mostrano con diverse luminosità e ci si trova a chiedersi il perché. La diversità di intensità luminosa percepita non dipende solo dalla luce che le stelle emettono, la si chiama magnitudine e dipende da molti altri fattori che concorrono a creare l’effetto di luce che arriva a noi, piccoli, che le guardiamo da un punto del pianeta Terra a nostra scelta.
Tutt’altro discorso è la luminosità intrinseca dell’oggetto celeste, la luminosità delle stelle dipende da una serie di fattori il più importante dei quali è anche abbastanza banale da immaginare. Si tratta infatti dell’effettiva distanza dell’oggetto dall’osservatore. Va da sè infatti che anche se una luce forte si trova molto lontano può arrivare a noi molto flebile e può sembrarci più debole di una luce meno luminosa ma più vicina. In questo caso possiamo fare un esperimento con delle pile in un campo buio tra amici, anche se il meccanismo è intuibile.
Quando si parla di luminosità delle stelle si possono fare varie classifiche, non solo una, perché appunto dipende che luminosità vogliamo considerare. Possiamo infatti considerare le stelle più brillanti del cielo in base alla magnitudine apparente oppure le stelle che sono astronomicamente più vicine al nostro pianeta.
Luminosità delle stelle e magnitudine apparente
In questo genere di liste, e in generale quando si parla di luminosità delle stelle, sentirete parlare di magnitudine apparente, grandezza indicata con una “m” minuscola. Per magnitudine apparente di una stella e in generale di un corpo celeste si vuole intendere la sua luminosità rilevabile da un punto di osservazione preciso che nel nostro caso è la Terra, in modo sottinteso, visto che è dalla superficie terrestre che noi ci troviamo ad osservare il cielo. Se conquisteremo un altro pianeta dovremo tenerne conto ma per ora c’è solo la Terra da cui guardare il cielo.
Per ottenere la magnitudine apparente si deve correggere il valore della magnitudine in modo da ottenere la luminosità che l’oggetto avrebbe se la Terra fosse priva di atmosfera. In generale vale che se la luminosità dell’oggetto celeste è grande, la sua magnitudine è piccola e viceversa.
Per misurare la magnitudine si utilizza la fotometria e viene rilevata nello spettro visibile (vmag), la stella più luminosa del cielo notturno nello spettro visibile è Sirio, stella che avremo forse sentito nominare. Se consideriamo anche altre bande, come stella più luminosa dobbiamo eleggere Betelgeuse.
Deve essere chiaro che quando valutiamo le stelle per la loro magnitudine apparente non stiamo valutando la luminosità intrinseca di un oggetto. Magari infatti esso può essere estremamente luminoso ma allo stesso tempo può apparire molto debole se si trova a una grande distanza. Dobbiamo introdurre quindi affianco alla magnitudine apparente anche quella assoluta.
Luminosità delle stelle e magnitudine assoluta
La magnitudine assoluta viene indicata con ma “M” maiuscola e va in coppia con la magnitudine apparente di cui abbiamo parlato fino ad ora. La M è definita come la m che un oggetto avrebbe se si trovasse ad una distanza dall’osservatore di 10 parsec o 1 unità astronomica a seconda del tipo di oggetto, se stellare/galattico o corpo del Sistema solare. In pratica la magnitudine assoluta va a misurare la luminosità intrinseca di cui prima parlavamo, di un certo oggetto, non tenendo conto di quelle variazioni di luminosità legate al contesto reale e imperfetto in cui esso si trova.
Possiamo dire che più un oggetto è intrinsecamente luminoso, più la sua magnitudine assoluta è numericamente bassa, anche negativa, proprio come funzionava con le due grandezze apparenti, che erano inversamente proporzionali. Possiamo anche dire che se una stella ha una magnitudine +1 è circa 2,512 volte più luminosa di una che ha magnitudine +2.
C’è anche un’altra distinzione sempre riguardante la magnitudine, potrete infatti sentire parlare di magnitudine bolometrica o di magnitudine assoluta visuale, quest’ultima vale quando si considera lo spettro del visibile mentre il primo termine si usa se ci si riferisce al totale dell’energia emessa.
Luminosità stelle variabili
Come se finora non fosse già complesso capire cosa si sta guardando e cosa brilla di più, ecco che si scopre la presenza di alcune stelle che risultano avere una magnitudine variabile nel tempo. Ci sono dei gruppetti di stelle per cui queste variazioni sono strettamente legate alla loro magnitudine assoluta, ecco quindi che vengono utilizzate per il calcolo delle distanze. Dal loro periodo di luminosità di ricava la magnitudine assoluta e la si confronta con quella apparente per calcolare immediatamente la distanza di queste stelle dalla Terra.
Le Cefeidi, così chiamate perché la prima stella di questo tipo fu scoperta nella costellazione di Cefeo, sono tra le stelle variabili più importanti anche perché è stata notata una correlazione molto stretta tra il loro periodo di variabilità e la luminosità stellare assoluta. Questo si traduce nel fatto che proprio queste stelle vengono utilizzate come candele standard per determinare la distanza degli ammassi globulari e delle galassie in cui sono contenute e si ottengono delle misure tra le più accurate ad oggi disponibili.
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