Por que estrelas próximas como Proxima Centauri e a estrela de Barnard não são visíveis a olho nu?

Proxima Centauri é a estrela mais próxima da Terra, exceto o Sol, mas não é visível a olho nu, mas estrelas que estão mais distantes são facilmente encontradas no céu noturno. Por que é que?

star-systems apparent-magnitude

— immanebula
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Dos estimados 100 bilhões de estrelas em nossa galáxia (1,2 bilhão atualmente mapeados), apenas cerca de 2000 são visíveis a olho nu. Como o @john observa, as únicas razões pelas quais vemos essas 2000 estrelas são porque elas são 1) razoavelmente próximas de nós ou 2) estrelas extremamente grandes. Alpha Centauri (que podemos ver) é do tamanho de nosso sol. Proxima é muito menor.

— precisa saber é o seguinte

Você pode estar interessado nestes physics.stackexchange.com/questions/79954/… physics.stackexchange.com/questions/163999/…

— Rob Jeffries

São cerca de 5000 em todo o céu noturno, mas é claro que você só pode ver um pouco menos da metade de cada vez.

— Rob Jeffries

@Zaibis Eu estava passando pelo "Catálogo das Estrelas Mais Brilhantes" de 1628 ( cdsarc.u-strasbg.fr/viz-bin/Cat?V/53A ), o primeiro catálogo de estrelas que já usei, mas você está certo: você pode ver estrelas mais fracas que a magnitude 5 quando as condições são boas. O número real provavelmente se encontra entre 1628 e os 9110 estrelas listadas na seção "Catálogo Yale Bright Star" ( tdc-www.harvard.edu/catalogs/bsc5.html ) até magnitude 7.

— barrycarter

@RobJeffries Para complicar um pouco a contagem exata, se você quer ser pedante (e aparentemente eu), é o fato de que a galáxia de Andrômeda e as duas nuvens de Magalhães podem ser vistas a olho nu, o que só é possível porque a luz de todas essas estrelas se combina para torná-los visíveis a essa distância. Portanto, dependendo da importância de você conseguir distinguir as estrelas uma da outra, a contagem está entre 5000 e 1.000.000.000.000 de estrelas.

— Ray

Respostas:

A resposta de João está correta. Para mais alguns detalhes:

O brilho das estrelas atinge aproximadamente a quarta potência de sua massa relativa. Isso cai um pouco para estrelas muito grandes, mas para estrelas menores está no estádio. (Fases vermelho-gigantes não incluídas.)

Proxima Centauri é cerca de 12% da massa do nosso sol e cerca de 14% do seu diâmetro. Com 12% de sua massa, seu brilho, usando a quarta regra de potência, é de cerca de 0,02% ou 1/5000 de brilho. Isso é luz total. Por ser menor e mais fria, grande parte dessa luz está na faixa de infravermelho que não podemos ver. Em termos de luz visível ou magnitude visual, é cerca de 1/20.000º tão brilhante quanto o nosso sol. Isso significa que, para que seja tão brilhante quanto nosso sol da Terra em luz visível, precisaria estar a cerca de 1 milhão de quilômetros de distância. Se estivesse tão longe quanto Plutão, cerca de 40 UA em média, não pareceria muito diferente de Vênus no brilho máximo de Vênus, com uma cor vermelha distinta.

Estrelas maiores podem ter um brilho 100.000 vezes mais brilhante que o nosso Sol. Assim, porque a massa da estrela afeta o brilho em torno da quarta potência, o que realmente se resume é o tamanho importa.

A distância também importa, mas apenas para o quadrado da distância, então a massa da estrela importa mais. Aqui está um artigo com um gráfico das estrelas visualmente mais brilhantes no céu. Números negativos e números menores correspondem a maior brilho.

Pode ser óbvio, mas praticamente nenhuma das estrelas que podem ser vistas a olho nu são estrelas anãs vermelhas, mesmo sendo o tipo mais comum de estrela. Eles são muito escuros para serem vistos a vários anos-luz de distância.

— userLTK
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De fato, quase todas as estrelas visíveis a olho nu (tenho certeza de que você pode citar as exceções) são mais luminosas que o sol.

— Rob Jeffries

@RobJeffries Obrigado por isso. Eu suspeitava que poderia ser o caso, mas não queria dizer sem ter certeza.

— userLTK

As estrelas variam muito em tamanho e brilho. As estrelas próximas que você mencionou são menos brilhantes do que muitas estrelas que estão muito mais distantes. Vemos as estrelas brilhantes, mas não as menos brilhantes. É como comparar a eficácia da lanterna antiga de 2 baterias com a lanterna de 5 baterias. Ambas são lanternas, mas uma é muito mais brilhante que a outra.

— jmh
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