¿Por qué las estrellas cercanas como Proxima Centauri y la estrella de Barnard no son visibles a simple vista?

Proxima Centauri es la estrella más cercana a la tierra que no sea el sol, pero no es visible a simple vista, pero las estrellas que están más lejos se encuentran fácilmente en el cielo nocturno. ¿Porqué es eso?

star-systems apparent-magnitude

— inmanebula
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De los aproximadamente 100 mil millones de estrellas en nuestra galaxia (1,2 mil millones actualmente mapeados), solo unos 2000 son visibles a simple vista. Como señala @john, la única razón por la que vemos estas 2000 estrellas es porque están 1) bastante cerca de nosotros o 2) estrellas extremadamente grandes. Alpha Centauri (que podemos ver) tiene aproximadamente el tamaño de nuestro sol. Proxima es mucho más pequeño.

— barrycarter

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— Rob Jeffries

Son alrededor de 5000 en todo el cielo nocturno, pero, por supuesto, solo se puede ver un poco menos de la mitad a la vez.

— Rob Jeffries

@Zaibis Iba por el "Catálogo de las estrellas más brillantes" de 1628 estrellas ( cdsarc.u-strasbg.fr/viz-bin/Cat?V/53A ), el primer catálogo de estrellas que utilicé, pero tienes razón: tú puede ver estrellas más débiles que la magnitud 5 cuando las condiciones son buenas. El número real probablemente se encuentra entre 1628 y las 9110 estrellas que figuran en el "Catálogo de estrellas brillantes de Yale" ( tdc-www.harvard.edu/catalogs/bsc5.html ) hasta la magnitud 7.

— barrycarter

@RobJeffries Para complicar un poco el conteo exacto si quieres ser pedante (y aparentemente lo hago) es el hecho de que la galaxia de Andrómeda y ambas nubes de Magallanes se pueden ver a simple vista, lo que solo es posible porque la luz de todas esas estrellas se combina para hacerlos visibles a esa distancia. Entonces, dependiendo de lo importante que sea que puedan distinguir las estrellas entre sí, el recuento oscila entre 5000 y 1,000,000,000,000 de estrellas.

— Ray

Respuestas:

La respuesta de John es correcta. Para algunos detalles más:

El brillo de las estrellas equivale aproximadamente a la cuarta potencia de su masa relativa. Esto se cae un poco para estrellas muy grandes, pero para estrellas más pequeñas está en el estadio de béisbol. (Fases rojo-gigante no incluidas).

Proxima Centauri es aproximadamente el 12% de la masa de nuestro sol, y aproximadamente el 14% del diámetro del sol. Con un 12% de su masa, su brillo, usando la cuarta regla de potencia, es aproximadamente 0.02% o 1 / 5,000th más brillante. Eso es luz total. Debido a que es más pequeño y frío, gran parte de esa luz está en el rango infrarrojo que no podemos ver. En términos de luz visible o magnitud visual, es aproximadamente 1 / 20,000 veces más brillante que nuestro sol. Eso significa que, para que sea tan brillante como nuestro sol desde la Tierra en luz visible, necesitaría estar a aproximadamente 1 millón de kilómetros de distancia. Si estuviera tan lejos como Plutón, unas 40 UA en promedio, no se vería muy diferente a Venus en el brillo máximo de Venus, con un color rojo distintivo.

Las estrellas más grandes pueden tener un brillo más de 100,000 veces más brillante que nuestro Sol. Entonces, debido a que la masa de la estrella afecta el brillo a aproximadamente la 4ta potencia, lo que realmente se reduce es el tamaño.

La distancia también es importante, pero solo al cuadrado de la distancia, por lo que la masa de la estrella es más importante. Aquí hay un artículo con un gráfico de las estrellas visualmente más brillantes en el cielo. Los números negativos y los números más pequeños corresponden a un mayor brillo.

Puede ser obvio, pero prácticamente ninguna de las estrellas que se pueden ver a simple vista son estrellas enanas rojas a pesar de que son el tipo de estrella más común. Son demasiado tenues para que los veamos a varios años luz de distancia.

— userLTK
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De hecho, casi todas las estrellas visibles a simple vista (estoy seguro de que puedes nombrar las excepciones) son más luminosas que el Sol.

— Rob Jeffries

@RobJeffries Gracias por eso. Sospeché que podría ser el caso, pero no quería decirlo sin saberlo con certeza.

— userLTK

Las estrellas varían mucho en tamaño y brillo. Las estrellas cercanas que mencionaste son menos brillantes que muchas estrellas que están mucho más lejos. Vemos las estrellas brillantes pero no las menos brillantes. Es como comparar la efectividad de la vieja linterna de 2 baterías con la de 5 baterías. Ambas son linternas, pero una es mucho más brillante que la otra.

— jmh
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