211service.com
De puzzel van oude sterrencatalogi en moderne helderheidscorrecties
Oude sterrencatalogi die zowel de positie als de grootte van sterren weergeven, dateren van vele eeuwen. De meest bekende en invloedrijke is samengesteld door Ptolemaeus rond 140 voor Christus en bevat lijsten voor 1028 sterren. Moderne astronomen hebben lang bewondering gehad voor de nauwkeurigheid waarmee Ptolemaeus de positie van sterren heeft gemeten, maar hebben verrassend weinig aandacht besteed aan de magnitudes.
Dat verandert vandaag dankzij een onderzoek van Bradley Schaefer aan de Louisiana State University in Baton Rouge. Schaefer heeft de magnitudes in de oude sterrencatalogus van Ptolemaeus geanalyseerd en ze vergeleken met moderne waarden, en ontdekte dat ze uiterst nauwkeurig zijn.
Maar hij heeft nog een andere bevinding die raadselachtig is: de magnitude van Ptolemaeus is niet alleen nauwkeurig, ze zijn ook gecorrigeerd voor het feit dat een ster helderder boven de horizon lijkt dan nabij de horizon, een fenomeen dat uitsterven wordt genoemd. Dit is opzienbarend en zonder precedent, zegt Schaefer.
De fysica achter uitsterven is eenvoudig. Sterrenlicht moet een bepaalde afstand door de atmosfeer afleggen om een waarnemer te bereiken, een proces dat verstrooiing en absorptie veroorzaakt. Deze afstand wordt geminimaliseerd wanneer de ster boven het hoofd staat. Het licht van een ster dicht bij de horizon moet echter meer dan twee keer zo ver door de lucht reizen en dit verhoogt de hoeveelheid licht die verloren gaat dramatisch. Om deze reden kunnen sterren die laag aan de hemel staan, meer dan een magnitudedimmer lijken dan ze in werkelijkheid zijn.
De verklaring zou Ptolemaeus onbekend zijn geweest (het werd pas in 1729 op deze manier geformuleerd). Een interessante vraag is dus hoe Ptolemaeus zijn waarnemingen had kunnen corrigeren. Helaas biedt de oude astronoom geen aanwijzingen in zijn eigen geschriften. Hoewel hij enige tijd besteedt aan het uitleggen hoe je positie kunt meten met behulp van een armillair, zegt hij niets over het proces dat hij gebruikte om grootte te meten.
Schaefer zegt dat er verschillende manieren zijn waarop Ptolemaeus de truc kan hebben uitgevoerd. Om te beginnen is de magnitude van een ster een relatieve meting, dus oude astronomen moeten één ster als referentie hebben gekozen en vervolgens naar andere met een vergelijkbare helderheid gezocht, net zoals moderne astronomen dat doen.
Vanuit een bepaalde waarnemingspositie zouden sommige sterren regelmatig het zenit of dichtbij het zenit bereiken, terwijl andere nooit hoger dan een paar graden boven de horizon zouden komen. En toch krijgt Ptolemaeus hun relatieve helderheid correct.
Een idee dat Schaefer naar voren brengt, is dat de metingen voor alle sterren zouden zijn gedaan toen ze zich dicht bij de horizon bevonden, zodat ze allemaal op hetzelfde niveau van uitsterven leden. Een andere is dat waarnemers min of meer onbewust zouden hebben gecorrigeerd voor het dimmen, omdat ze er al lang ervaring mee zouden hebben.
Hij heeft verschillende mogelijke suggesties kunnen uitsluiten, zoals de mogelijkheid dat zijn resultaat een toevalstreffer is, een mogelijkheid die hij zegt te kunnen uitsluiten met zijn statistische analyse.
Het mysterie verdiept zich met een andere ontdekking van Schaefer dat Ptolemaeus de correctie voor uitsterven in sommige richtingen consequent overschatte en in andere onderschatte, hoewel de gemiddelde correctie voor uitsterven over het algemeen precies goed was. Waarom dit zou kunnen zijn, heeft Schaefer geen idee.
Vreemd genoeg zegt Schaefer dat hij soortgelijke uitstervingscorrecties heeft gevonden in de sterrencatalogi die zijn samengesteld door Al Sufi aan het werk (ca. 960 AD) in Isfahan in wat nu Iran is, en in de archieven van Tycho Brahe (ca.1590) die op het eiland Hven heeft gewerkt. op de rechte stukken tussen Denemarken en Zweden. Noch beschrijven ze in detail hoe ze de omvang hebben gemeten.
Het is duidelijk dat deze oude astronomen krachtige technieken hadden om hun gegevens te corrigeren die sindsdien verloren zijn gegaan. Suggesties voor hoe ze het zouden kunnen hebben gedaan in de commentarensectie alstublieft.
Referentie: arxiv.org/abs/1303.1833 : De duizendsterrenmagnitudes in de catalogi van Ptolemaeus, Al Sufi en Tycho zijn allemaal gecorrigeerd voor atmosferisch uitsterven