Luminosità e distanza

Sirio appare più luminoso di Rigel, eppure Rigel emette migliaia di volte più luce; è circa 100 volte più lontana.

Due tipi di luminosità

Una candela sul tavolo può apparire più luminosa di un faro all'orizzonte. Gli astronomi distinguono le due idee. La luminosità apparente è quanto luminosa ci appare una stella. La luminosità è quanta luce emette davvero, misurata in watt o in Soli. Sirio è la stella più luminosa del cielo notturno perché è abbastanza luminosa, circa 26 Soli secondo la formula dell'unità precedente, ed è vicina, a 8.6 anni luce. Rigel, a circa 860 anni luce, emette circa 120 000 Soli di luce, ma appare più debole di Sirio.

La regola che le collega è la legge dell'inverso del quadrato. La luce di una stella si distribuisce su una sfera e l'area di una sfera cresce con il quadrato del raggio. Al doppio della distanza, la stessa luce copre un'area quattro volte maggiore, quindi ogni metro quadrato ne riceve un quarto. A dieci volte la distanza, un centesimo. Rigel è 860 ÷ 8.6 = 100 volte più lontana di Sirio: questo da solo la rende 10 000 volte più debole. La sua luminosità è solo circa 4700 volte quella di Sirio A, quindi alla fine appare più debole.

Anni luce e parsec

Le distanze stellari sono così grandi che i chilometri diventano poco pratici. Un anno luce è la distanza percorsa dalla luce in un anno, circa 9.46 mila miliardi di km. È una distanza, non un tempo. La NASA indica Proxima Centauri a 4.24 anni luce, circa 40 mila miliardi di km, e Alpha Centauri A e B a 4.37. Poiché la luce richiede tempo, vediamo ogni stella com'era: la NASA osserva che guardando Betelgeuse, distante circa 700 anni luce secondo la sua stima, vediamo luce partita circa 700 anni fa.

Gli astronomi professionisti usano più spesso il parsec, ricavato direttamente dal metodo di misura delle distanze vicine. Mentre la Terra gira attorno al Sole, una stella vicina sembra spostarsi leggermente rispetto a quelle molto lontane, come il pollice che sembra saltare chiudendo prima un occhio e poi l'altro. Metà di questo spostamento annuale è l'angolo di parallasse. Una stella con parallasse di un secondo d'arco (1/3600 di grado) dista un parsec, circa 3.26 anni luce. Distanza in parsec = 1 ÷ parallasse in secondi d'arco. Quella di Proxima è circa 0.77 secondi d'arco, la maggiore tra tutte le stelle. La missione Gaia dell'ESA misura parallassi per ben oltre un miliardo di stelle.

Magnitudini

La scala di luminosità più antica è di solito attribuita all'astronomo greco Ipparco, che avrebbe chiamato di prima magnitudine le stelle più luminose e di sesta le più deboli visibili. La versione moderna mantiene il verso inverso, numeri minori indicano stelle più luminose, e fissa gli intervalli: 5 magnitudini corrispondono a un fattore esattamente 100, quindi 1 magnitudine a un fattore di circa 2.512. La magnitudine apparente del Sole è −26.74 e quella di Sirio circa −1.46, quindi il Sole appare circa 13 miliardi di volte più luminoso. La magnitudine assoluta indica quanto luminosa apparirebbe una stella alla distanza standard di 10 parsec; per il Sole è +4.83, una stella debole appena visibile da un luogo buio.