Estrellas Variables

Observación

La observación de estrellas variables consiste principalmente en estimar el brillo de la estrella, comparándola con otras dos de magnitudes conocidas confiables, no variables y cercanos al brillo de la variable. Una de las estrellas de comparación debe ser mas brillante que la variable, mientras que la otra debe ser mas débil. Cuanto mas cercano sea el brillo de las comparaciones al brillo de la variable, mas exacta será la estima.

Para esto se utilizan cartas especialmente confeccionadas, con magnitudes fotométricas revisadas de fuentes confiables. En cada carta se ha seleccionado una secuencia de comparación, que abarca toda la amplitud (extremos de mayor y menor brillo) de la variable. A la hora de observar solo deben usarse estas estrellas y no otras, dado que la secuencia ha sido realizada teniendo en cuenta muchos factores, como la presencia de otras variables, estrellas dobles, índices de color, etc.

En las nuevas cartas aparecen justo al lado de las magnitudes, el índice de color (B-V, o Azul menos Visual). Esto es de suma importancia y utilidad si se desea alcanzar buenos resultados. El ojo reacciona de diferentes maneras según el color de la estrella y la forma en la que se la observa (visión directa o periférica). Es conveniente usar como estrellas de comparación ejemplares de colores similares a la variable (la variable también suele variar su color). Cuando se confecciona una carta de observación esto se toma en cuenta siempre de ser posible.

En las magnitudes impresas en las cartas se han omitido los puntos decimales para evitar confusiones con estrellas. De esta forma si aparece: 615 (05), se habla de una magnitud visual de 6.15 y un índice de color de 0.5. Nótese que las magnitudes no han sido redondeadas al primer decimal. Esto fue realizado de esta manera porque carece de sentido no tener en cuenta los primeros dos decimales, seria una perdida de precisión sin fundamento. Luego, al hacer la estima y reducir los datos, si se redondea el valor al primer decimal (exceptuando en las observaciones a simple vista de observadores experimentados, donde se pueden admitir dos decimales)

Existen estrellas variables que se pueden seguir a simple vista, con binoculares o telescopios. La escala de la carta y la magnitud limite de la misma varia según la necesidad. Muchas veces se utilizan combinaciones de cartas para ser utilizadas dependiendo del brillo de la estrella, si la estrella y sus comparaciones son visibles a simple vista, debe usarse la carta apropiada. Si es observable con binoculares, debe utilizarse la carta de binoculares, si es observable con telescopios, debe utilizarse la carta de telescopios. Tampoco es bueno trabajar muy cerca de la magnitud límite del instrumento.

A la hora de observar, deben descartarse las estrellas que se encuentren por debajo de los 30/40 grados de altitud (sobre todo en las estimas realizadas a simple vista), para evitar exceder los limites aceptables de scatter (dispersión) a causa de la absorción atmosférica. Una dispersión aceptable en estimas hechas con binoculares o telescopios ronda las 0.10/0.20 magnitudes (1 o 2 décimas). En estimas a simple vista se puede alcanzar, utilizando las técnicas adecuadas y con práctica, un scatter de 0.03 magnitudes.

Estimas: Método de Argelander

El método de Argelander consiste en separar en un número arbitrario de pasos o grados (usualmente 10) la diferencia de brillo entre las estrellas de comparación y la variable, comenzando de 0 cuando la estrella presenta exactamente el mismo brillo que la variable. Deben encontrarse dos pasos (uno para cada comparación, respecto de la variable), de manera que ambos tengan coherencia entre si (en otras palabras, deben estar en la "misma escala")

El formato de la observación sin reducir (la forma en que debe anotarse mientras se observa) para el método de Argelander es el siguiente:

A (a) V (b) B

Donde:

• A: es la magnitud de la estrella de comparación mas brillante.
• a: es el grado asignado a la estrella A.
• b: es el grado asignado a la estrella B.
• B: es la magnitud de la estrella de comparación mas débil.

Como opción a anotar los datos en papel, también pueden grabarse para después transcribirlos y reducirlos. Se recomienda tener un respaldo en papel de los datos, mas allá de ingresarlos a una planilla de calculo o similar.

Luego de realizada la estima y para calcular la magnitud de la variable a partir de los datos registrados, se procede a la reducción de la observación. Para ello se utiliza la siguiente fórmula:

M_v = A + [ a / ( a + b ) ] . ( B - A )

Los valores de A y B (magnitudes de las comparaciones) se deben obtener de la carta de observación (únicamente, por las razones mencionadas mas arriba). Mv es la magnitud de la variable (no confundir con M, magnitud absoluta). El cálculo suele dar con varios decimales, pero debe redondearse solo al primero (de 0 a 4 hacia el valor menor, y de 5 a 9 hacia el inmediato mayor), exceptuando en estimas a simple vista de observadores con experiencia, donde se admiten dos decimales.

Por ejemplo: si el brillo de la variable dista un número igual de grados entre ambas comparaciones, seria el caso en que la diferencia entre el brillo de la primer comparación y la variable respecto a la diferencia entre la segunda comparación y la variable fuese el mismo.

En la imagen superior se representa el ejemplo, en forma aproximada. Las comparaciones (A para la mas brillante y B para la mas débil) distan en igual proporción de brillo de la variable (los grados a y b son iguales). En este caso el numero asignado a cada grado será el mismo y dependerá de cuan grande sea la diferencia (menor numero, menor diferencia, en una escala usualmente de 0 a 10)

Para continuar el ejemplo, supongamos que A tiene una magnitud igual a 5.35 y B una de 5.61, mientras que la variable, por supuesto, se sitúa en medio del brillo de ambas (en este caso en particular, justo en medio). También supongamos que la diferencia de brillo no es mucha, pero se observa con facilidad, de tal manera que le asignamos un valor de 3 a ambos grados (a y b)

El formato sin reducir seria el siguiente (lo que se anota durante la observación):

5.35 (3) V (3) 5.61

Y para reducir el dato, el cálculo quedaría así:

M_v = 5.35 + [ 3 / ( 3 + 3 ) ] . ( 5.61 - 5.35 )

Calculamos:

M_v = 5.35 + ( 0.5 ) . 0.26

M_v = 5.35 + 0.13

M_v = 5.48

El valor final estimado para la variable del ejemplo se redondea a 5.5. Nótese que en el caso de grados iguales, el calculo para la reducción es idéntico a promediar los dos valores de las magnitudes (¡solo en este caso!)

A continuación, otro ejemplo con diferentes pasos:

En este caso, la diferencia de brillo entre A y la variable es notablemente superior en comparación con la diferencia de brillo entre B y la variable. Por este motivo, el grado a asignado para A será mayor que el asignado para B (b), pero aún así ambos siguen la misma proporción o escala.

Para completar el ejemplo del mismo modo que el anterior, supongamos la magnitud de A en 4.89 y la de B en 5.43, y que los grados asignados serán de 3 para a y de 1 para b, porque la diferencia de brillo entre B y la variable hace que se necesiten tres de ellas (de estas diferencias) para "llenar" el espacio entre el brillo de A y la variable (este concepto se simplifica con la práctica). La observación quedaría así:

4.89 (3) V (1) 5.43

La formula para reducir la observación:

M_v = 4.89 + [ 3 / ( 3 + 1 ) ] . ( 5.43 - 4.89 )

Calculamos:

M_v = 4.89 + ( 0.75 ) . 0.54

M_v = 4.89 + 0.405

M_v = 5.295

Redondeando el dato, la magnitud estimada de la variable quedaría en 5.3.

Nuevo ejemplo, con el brillo de la variable mas cercano a la primer comparación:

A diferencia del ejemplo anterior, en este caso la variable tiene un brillo mucho mas parecido al de la primer comparación (A). Continuando con los mismos valores para las magnitudes (A = 4.89 y B = 5.43), hagamos nuevamente la estima:

4.89 (2) V (5) 5.43

Esta vez se le ha asignado un grado 2 a la diferencia entre A y la variable, y un grado 5 entre la variable y B. Este ultimo se dedujo a partir del primero, teniendo en cuenta que se necesita poco mas de 2 veces la diferencia entre A y la variable para cubrir la distancia en brillo entre la variable y B (¡recordemos que es solo un ejemplo aproximado!)

Reduciendo la observación:

M_v = 4.89 + [ 2 / ( 2 + 5 ) ] . ( 5.43 - 4.89 )

Calculamos:

M_v = 4.89 + (0.2857) . 0.54

M_v = 4.89 + 0.1543

M_v = 5.0443

Redondeando el valor final seria de 5.0 (casi 5.1, pueden cruzarse estimas utilizando varias estrellas para obtener el mejor valor)

Como seguramente se deduce después de analizar los resultados, es importante elegir como comparaciones a estrellas de brillos lo mas semejantes al de la variable (siempre y cuando se este seguro de que una de las estrellas es mas brillante y la otra mas débil). De esa forma se reduce el posible error al realizar la estima. Si ambas magnitudes, por ejemplo, no difieren en mas de 3 décimas (0.3) el posible scatter (dispersión) estará dentro de ese valor, y será seguramente una muy buena estima.

Para guardar las observaciones es muy práctico el uso de planillas tipo Excel, donde se guarden todos los datos. incluso puede configurarse las formulas para reducir las observaciones automáticamente.

Colores

Índice de color (B-V) y color percibido

Para definir el color de una estrella, Johnson y Morgan (1950), crearon el sistema UBV (del inglés Ultravioleta, Azul, Visible). Las mediciones se realizaban mediante un fotómetro fotoeléctrico y filtros para medir la intensidad de la radiación el longitudes de onda específicas:

La unidad utilizada es el Ångström, equivalente a 10^-10 metros. Con estos datos se pudo crear una serie de escalas: (B-V) y (U-B). Para las estrellas azules (B-V) < 0, mientras que para las rojas en índice de color (B-V) > 0. Más detalladamente:

Ejemplos de Índices de Color (B-V)

En la siguiente tabla se muestra la lista de las 20 estrellas mas brillantes del cielo ordenadas por sus índices de color, junto con el color percibido de cada una de ellas:

Como ejemplos especiales tenemos a Naos (zeta Puppis) con un B-V de -0.27 (varia entre el puesto 65 y 74 en brillo) y a mu Cephei con un B-V de +2.35 (estrella granate, varía entre en puesto 275 y 1850 de brillo!).

Importancia de los colores en la observación

Para logran estimas de gran calidad y precisión deben tenerse en cuenta varios factores. Uno importante son los colores de las estrellas y la forma en las que se las observa. El ojo y sus diferentes regiones responden de manera diferente al estímulo del brillo y color.

La siguiente guía detalla la forma en la que se deben observar las estrellas (tanto variables como comparaciones) con diferentes instrumentos, teniendo en cuenta sus brillos y colores.

Si las estrellas a comparar son de colores similares estos problemas no se presentan. Simplemente hay que mirar a las tres de la misma manera. En este caso, de todas formas, se recomienda usar una visión directa, dado que es mas fácil hacer un foco justo que dominar a la visión periférica.

Consideraciones

General

En las estima de variables hay factores que usualmente no se tienen en cuenta. Es importante, y la práctica lo comprueba, estar lo mas relajado y tranquilo posible. Aunque parezca irrelevante las observaciones cuidadosas necesitan paciencia y tranquilidad, para poder observar detenidamente a las estrellas y hacer la estima.

Tampoco se recomienda hacer observaciones inmediatamente después de comer o hacer ejercicios físicos. La posición de observación debe ser la mas confortable posible, evitando esfuerzos incómodos.

Como es usual en Astronomía, para ver las cartas debe usarse una linterna de luz roja, para evitar perder la adaptación a la oscuridad. Asimismo, hay que permitir que la vista se adapte a la oscuridad antes de comenzar a observar con binoculares o telescopio. La sesión de observación puede iniciarse con las estrellas estimables a simple vista.

Antes de realizar cualquier estima de una nueva estrella debe estarse seguro de no cometer errores de identificación de la variable. Es conveniente comprobar por varios caminos que se trate de la estrella que buscamos. Para esto, como siempre, hay que utilizar las cartas y trazar un sendero hasta la estrella. Una vez encontrada por vez primera, en las siguientes sesiones se vuelve mucho mas sencillo.

Simple Vista

En las observaciones a simple vista la absorción atmosférica puede llegar a influir demasiado en las estimas. No es conveniente observar estrellas o utilizar comparaciones que estén por debajo de los 30/40 grados de altura sobre el horizonte. Tampoco debe forzarse la vista al tratar de observar estrellas o comparaciones en el limite, esto incremente la posibilidad de cometer errores.

Binoculares

Muchos binoculares tienden a deformar la imagen hacia los bordes. Por este motivo se recomienda moverlos alternativamente para que tanto la variable como las comparaciones quedan en el centro del campo visual cuando se las observa.

Es muy práctico fijar los binoculares a un trípode. Aumenta la estabilidad de la imagen y hace mas confortable la observación.

Como para todas las demás observaciones, los binoculares deben estar correctamente ajustados a la distancia interpupilar del observador y enfocados (con el ocular de enfoque)

Telescopios

Al igual que en el caso de los binoculares, es conveniente situar alternativamente a las comparaciones y la variable en el centro del campo, para evitar posibles errores. También es conveniente usar el mayor campo visual posible, con oculares de distancias focales grandes (bajos aumentos) para abarcar de ser posible las comparaciones y la variable en un mismo campo.

Tener en cuenta que las cartas suelen estar confeccionadas para telescopios con imágenes no invertidas, de tal forma que solo es necesario mover la carta hasta encontrar la orientación correcta. Esto funciona con telescopios que no inviertan la imagen, como los Newtonianos. Pero si se utiliza un Schmidt-Cassegrain, la imagen estará invertida, "derecha-izquierda". Lo que puede hacerse es invertir la carta en una dirección (no rotarla) con algún programa graficador, antes de imprimirla.

Reportes

Asociaciones como AAVSO (American Association of Variable Star Observers) reciben y recopilan las observaciones, teniendo una enorme base de datos de estimas, tanto visuales como fotométricas. A su vez disponen de mushísima información, curvas de luz, generación de cartas, catálogos (como VSX) y más, incluyendo manuales de observación en español.