Magnitude aparente e absoluta

Uma escala que começou há mais de dois mil anos

Quando você lê que Sirius tem magnitude −1,46 e que uma estrela qualquer tem magnitude 4, está diante da ferramenta mais antiga ainda em uso na astronomia. Por volta de 150 a.C., o astrônomo grego Hiparco catalogou cerca de mil estrelas a partir da ilha de Rodes e as dividiu em seis classes de brilho: as mais vistosas eram de "primeira grandeza" e as mais apagadas que o olho conseguia distinguir, de "sexta grandeza". A palavra magnitude vem daí.

O sistema sobreviveu porque é prático. Ele diz, em um único número, se um objeto será fácil ou difícil de ver. A única pegadinha é que a escala é invertida em relação ao que a intuição espera: números menores significam astros mais brilhantes, e números maiores, astros mais fracos. Depois que você se acostuma, nunca mais confunde.

Como funciona a conta: o fator 2,512

No século XIX, medições cuidadosas mostraram que uma estrela de primeira magnitude envia aos nossos olhos cerca de 100 vezes mais luz que uma de sexta magnitude. Os astrônomos então fixaram essa relação por definição: uma diferença de cinco magnitudes corresponde exatamente a um fator 100 no brilho.

Para que cinco degraus multipliquem o brilho por 100, cada degrau precisa multiplicá-lo pela raiz quinta de 100, que vale aproximadamente 2,512. Assim, uma estrela de magnitude 1 é cerca de 2,5 vezes mais brilhante que uma de magnitude 2, e 6,25 vezes mais brilhante que uma de magnitude 3 (2,5 × 2,5). Dez magnitudes de diferença equivalem a um fator 10.000; quinze magnitudes, a um milhão.

Essa escala é chamada de logarítmica, e ela combina bem com o modo como o olho humano percebe luz: enxergamos razões de brilho, não diferenças absolutas. Por isso, a distância de brilho entre as magnitudes 1 e 2 parece, ao olhar, a mesma que entre as magnitudes 5 e 6, embora em energia recebida a primeira seja muito maior.

Do Sol ao limite do olho nu

Alguns valores de referência ajudam a calibrar a intuição. O Sol tem magnitude aparente −26,74. A Lua cheia chega a −12,74, e Vênus, no máximo de brilho, a −4,8. Entre as estrelas noturnas, Sirius lidera com −1,46; Vega tem 0,03, Rigel 0,13, Antares 0,91 e Gacrux, no Cruzeiro do Sul, 1,64. Polaris, a estrela polar do hemisfério norte, que não vemos do Brasil, tem magnitude 2,02.

O limite do olho humano em um céu escuro fica em torno da magnitude 6. Sigma Octantis, a estrela mais próxima do polo sul celeste, tem magnitude 5,42 e por isso só aparece em noites muito boas, longe das cidades. Binóculos alcançam estrelas várias magnitudes mais fracas, telescópios de amador vão além, e o Telescópio Espacial Hubble registra objetos próximos da magnitude 30.

Vale notar que brilho aparente não tem nada a ver com proximidade ou tamanho real. Proxima Centauri é a estrela mais próxima do Sol, mas, com magnitude 11,13, exige telescópio para ser vista: ela é uma anã vermelha pequena e fria. Já Rigel, centenas de anos-luz mais distante, brilha em magnitude 0,13 porque é uma supergigante enormemente luminosa.

Por que existem valores negativos

Hiparco colocou na primeira classe todas as estrelas mais brilhantes, sem distingui-las entre si. Quando a escala ganhou definição matemática, ficou claro que esse grupo era muito desigual: Sirius, por exemplo, é cerca de dez vezes mais brilhante que uma estrela "típica" de primeira magnitude. Para acomodar esses casos sem mudar o resto da escala, bastou continuar a contagem para baixo de 1: magnitude 0, depois −1, e assim por diante.

Valores negativos, portanto, não indicam nada de estranho. São apenas a continuação natural da mesma régua para objetos muito brilhantes, como os planetas, a Lua e o Sol. Cada passo negativo segue a mesma regra: −2 é cerca de 2,5 vezes mais brilhante que −1.

Magnitude absoluta: o brilho real

A magnitude aparente mede o que chega até nós, misturando luminosidade verdadeira com distância. Para comparar estrelas pelo que elas realmente emitem, os astrônomos definem a magnitude absoluta: a magnitude aparente que o astro teria se estivesse a uma distância padrão de 10 parsecs, cerca de 32,6 anos-luz.

O exemplo mais instrutivo é o Sol. Visto da Terra ele tem magnitude −26,74, mas sua magnitude absoluta é apenas +4,83. Colocado a 10 parsecs, o Sol seria uma estrela discreta de quinta magnitude, difícil de notar do subúrbio de uma cidade grande. Sirius, por sua vez, tem magnitude absoluta +1,42: a 10 parsecs ela continuaria entre as estrelas mais brilhantes do céu, mas não dominaria como hoje. Quase todo o seu destaque vem da proximidade, de apenas 8,6 anos-luz.

Objetos extensos e brilho superficial

Para estrelas, que são pontos de luz, a magnitude é direta. Para nebulosas, galáxias e aglomerados, a situação muda, porque a luz vem espalhada por uma área do céu. O valor de catálogo desses objetos é a magnitude integrada: a soma de toda a luz, como se ela estivesse concentrada em um ponto.

Isso gera surpresas. A Grande Nuvem de Magalhães tem magnitude integrada 0,4, parecida com a de Rigel, e a Galáxia de Andrômeda tem 3,44, comparável a uma estrela comum de constelação. Nenhuma das duas, porém, salta aos olhos como uma estrela desse brilho, porque a luz se dilui por uma área muito maior. O que decide se você vai enxergar um objeto extenso é o brilho superficial, a quantidade de luz por unidade de área, e ele depende muito do contraste com o fundo do céu.

É por isso que a poluição luminosa prejudica tanto galáxias e nebulosas: o fundo do céu fica mais claro, o contraste desaparece e o objeto some, mesmo que sua magnitude integrada pareça acessível. Estrelas e aglomerados compactos resistem bem melhor.

Como usar as magnitudes na prática

Nos mapas celestes, as estrelas aparecem como pontos de tamanhos diferentes, e a legenda indica a qual magnitude cada tamanho corresponde. Antes de sair para observar, compare a magnitude do seu alvo com o limite do seu céu e do seu equipamento. Em uma noite de cidade, em que o olho nu talvez alcance a magnitude 4, uma estrela de magnitude 5 simplesmente não estará lá, por mais que o mapa a mostre.

Lembre também de que o site traz magnitudes como dados de catálogo, úteis para comparar objetos entre si, e não como previsão do que você verá em uma noite específica. Lua, umidade, altura do objeto sobre o horizonte e adaptação dos olhos ao escuro mudam bastante o resultado.