Brilho e cor das estrelas

Cinco magnitudes equivalem exatamente a um fator de 100 no brilho, então Sirius parece cerca de 25 vezes mais brilhante que Polaris.

Uma escala que funciona ao contrário

Astrônomos medem o brilho aparente das estrelas com a escala de magnitudes, que surpreende no início: números menores indicam maior brilho. A ideia é antiga. O catálogo de Ptolomeu, no século II, dividia as estrelas em seis classes, das mais brilhantes, "de primeira magnitude", às mais fracas visíveis, de sexta. Em 1856, Norman Pogson transformou isso em matemática. Ele definiu uma diferença de cinco magnitudes como exatamente um fator de 100 no brilho. Uma magnitude equivale então à raiz quinta de 100, aproximadamente 2.512.

A escala precisou ultrapassar 1 para incluir os objetos mais brilhantes, por isso estrelas muito brilhantes têm magnitudes próximas de zero ou negativas. No Bright Star Catalogue, Vega tem 0.03 e Sirius, a estrela mais brilhante do céu noturno, −1.46. Os planetas vão além: Vênus chega a cerca de −4. No outro extremo, Pogson adotou magnitude 6 como o limite de visão sem telescópio, embora olhos atentos sob um céu realmente escuro possam ir um pouco além.

Como calcular razões de brilho

Para comparar duas estrelas, calcule a diferença de magnitude, Δm, e eleve 2.512 a Δm, ou, com mais precisão, calcule 10^(0.4 × Δm). Sirius (−1.46) e Polaris (2.02) diferem em 3.48 magnitudes, então Sirius parece 10^(0.4 × 3.48) ≈ 24.7 vezes mais brilhante. Entre Sirius e Deneb (1.25), a diferença é 2.71 magnitudes, cerca de 12 vezes. Uma estrela de magnitude 6 é cerca de 244 vezes mais fraca que Vega. Trata-se de brilho aparente, visto da Terra. Deneb é, na verdade, uma das estrelas mais luminosas que vemos; só parece discreta por estar muito distante.

Quantas estrelas você consegue ver?

O Bright Star Catalogue lista 9110 objetos, quase todas as estrelas até magnitude 6.5. Contando as entradas, há 5080 de magnitude 6.0 ou mais brilhantes no céu inteiro. A cada instante, apenas metade do céu está acima do horizonte, e a luz das estrelas próximas dele é atenuada pela camada espessa de ar que atravessa; mesmo em uma noite perfeita, vemos no máximo alguns milhares. Nas cidades, a iluminação das ruas clareia o fundo do céu e encobre as estrelas fracas; muitas vezes, só restam as de magnitude 3 ou 4 ou mais brilhantes. Há apenas 518 estrelas de magnitude 4.0 ou mais brilhantes no catálogo inteiro, e essas 518, com algumas mais fracas usadas nas linhas, compõem o modelo deste curso.

Cores das estrelas

Olhando com atenção, as estrelas não são todas brancas. Betelgeuse é nitidamente alaranjada; Rigel, branco-azulada; Antares, avermelhada; Capella, amarelada. A cor indica a temperatura da superfície: estrelas mais frias brilham em vermelho e laranja; as mais quentes, em branco e azul. Astrônomos medem a cor comparando o brilho através de um filtro azul (B) e outro amarelo-esverdeado (V). A diferença B−V é o índice de cor. Uma estrela quente branco-azulada como Rigel tem B−V próximo de zero (−0.03 no catálogo); Betelgeuse tem 1.85 e Antares, 1.83. O modelo transforma o B−V de cada estrela em uma cor por uma aproximação padrão, destacando as gigantes alaranjadas do inverno e do verão.

Por que estrelas fracas parecem brancas mesmo quando são vermelhas? As células que percebem cores nos olhos, os cones, precisam de mais luz que os bastonetes, que funcionam no escuro. Abaixo de certo brilho, só os bastonetes respondem, e eles não distinguem cores. Por isso, é mais fácil perceber cores nas estrelas mais brilhantes, e binóculos, que captam mais luz, mostram as cores muito melhor que o olho nu.