Cos'è la Magnitudine?

Sempre più spesso mi sento fare una domanda errata: "Fino a quale distanza tira il suo telescopio?". Non esiste domanda con impostazione più errata, il mio telescopio permette di osservare galassie lontane ma non il vicino Plutone! Cosa c'è che non va?

Semplicemente non ha senso parlare di distanza limite, ma si deve parlare di magnitudine limite di uno strumento.

Ma cos'è la magnitudine? Per spiegare cos'è la magnitudine partiamo da due considerazioni: la prima fisica, la seconda storica.

Le stelle sono così lontane da apparire come sorgenti puntiformi, quando una sorgente puntiforme raggiunge uno strumento ottico produce un'immagine estesa nel punto di fuoco, più la sorgente è luminosa più questa immagine è grande. Questo effetto è dovuto al fenomeno della diffrazione, un fenomeno tipico delle onde luminose che attraversano un obbiettivo di dimensioni finite. Anche il cristallino dell'occhio umano ha dimensioni finite ( circa 7 mm) ecco che a noi le stelle più luminose ci appaiono più grandi.

Storicamente il primo personaggio a catalogare le stelle fu Ipparco da Nicea che osservandole ad occhio nudo divise le stelle in 6 classi di grandezza dette magnitudini: le più luminose erano di 1° magnitudine, le più deboli visibili ad occhio nudo di 6° magnitudine.

Ipparco non catalogò alcuni oggetti, oggi sappiano che ci sono oggetti celesti che sono così luminosi da andare oltre la magnitudine 1, così la stella Vega è catalogata di magnitudine 0,0 mentre la fulgente Sirio di magnitudine -1,4.

Con l'avvento dell'astronomia moderna si rese necessario quantificare numericamente tale scala. Prima di tutto si comprese che l'occhio umano aveva una risposta logaritmica allo stimolo luminoso e per questo motivo la scala adottata da ipparco era proprio logaritmica. Poi si comprese che il rapporto di luminosità tra due stelle aventi 5 gradini di magnitudine di differenza era 100.

Allora una stella di 1° magnitudine doveva essere  2,512 volte più luminosa di una di 2° magnitudine, una di seconda 2,512 volte più luminosa di una di terza magnitudine e così dopo 5 gradini si arriva a 100!

Dalla tabella si vede come l'intensità luminosa di una stella di 10° magnitudine sia 10000 volte inferiore rispetto a una di magnitudine zero, 631 volte inferiore rispetto ad una di magnitudine 3 e circa 40 volte inferiore rispetto ad una di magnitudine 6. Quindi per osservare una stella di magnitudine 10 è necessaria un'apertura telescopica 40 volte maggiore a quella della pupilla umana, cioè un diametro di almeno 4,5 cm. Per osservare una stella di magnitudine 15, 100 volte più debole di quella di magnitudine 10 e quindi 40x100=4000 volte più debole di quella di magnitudine 6 appena visibile ad occhio nudo mi serve una superficie telescopica 4000 volte maggiore e ciò è possibile solo con un diametro di 45 cm!

Da ciò che abbiamo detto possiamo concludere due cose:

1. La magnitudine è una scala invertita, più la sorgente è luminosa e più questa è rappresentata da una magnitudine piccola, per esempio il Sole ha magnitudine -27, la luna piena -12. venere -4,4 e così via.
2. La magnitudine ha una scala logaritmica
3. la magnitudine è basata sulla luminosità apparente delle stelle che, non trovandosi ovviamente alla stessa distanza, presentano luminosità intrinseche ben diverse

Gli astrofisici per studiare in dettaglio le stelle immaginano di portarle tutte alla   stessa distanza in modo che la magnitudine di ciascuna di esse rappresenti la luminosità reale della stella. Questa nuova magnitudine si chiama magnitudine assoluta e si ottiene con la formula:

dove d è la distanza della stella espressa in Parsec. E cosa vedremmo, stelle luminose sparire e stelle deboli abbagliarci in piena notte, provate per credere!