211service.com
Pusslet med antika stjärnkataloger och moderna ljusstyrkakorrigeringar
Gamla stjärnkataloger som ger både position och storlek på stjärnor går tillbaka många århundraden. Den mest kända och inflytelserika sammanställdes av Ptolemaios omkring 140 f.Kr. och innehåller listor för 1028 stjärnor. Moderna astronomer har länge beundrat den noggrannhet med vilken Ptolemaios mätte stjärnornas position men har ägnat förvånansvärt lite uppmärksamhet åt magnituderna.
Det förändras idag tack vare en studie av Bradley Schaefer vid Louisiana State University i Baton Rouge. Schaefer har analyserat magnituderna i Ptolemaios antika stjärnkatalog och jämfört dem med moderna värden, tycker att de är extremt exakta.
Men han har ett annat fynd som är förbryllande: Ptolemaios magnitud är inte bara korrekt, de är också korrigerade för det faktum att en stjärna verkar ljusare ovanför än den gör nära horisonten, ett fenomen som kallas utplåning. Det här är uppseendeväckande och utan motstycke, säger Schaefer.
Fysiken bakom utrotning är okomplicerad. Starlight måste resa en viss sträcka genom atmosfären för att nå en observatör, en process som orsakar spridning och absorption. Detta avstånd minimeras när stjärnan är ovanför. Ljuset från en stjärna nära horisonten måste dock färdas mer än dubbelt så långt genom luften och detta ökar dramatiskt mängden ljus som går förlorat. Av denna anledning kan stjärnor som är lågt på himlen verka mer än en magnitud svagare än de verkligen är.
Förklaringen skulle ha varit okänd för Ptolemaios (den formulerades på detta sätt först 1729). Så en intressant fråga är hur Ptolemaios kunde ha korrigerat sina observationer. Tyvärr ger den antika astronomen inga ledtrådar i sitt eget författarskap. Medan han ägnar lite tid åt att förklara hur man mäter position med hjälp av en armillary, säger han ingenting om processen han använde för att mäta magnituden.
Schaefer säger att det finns flera sätt som Ptolemaios kunde ha utfört tricket på. Till att börja med är storleken på en stjärna ett relativt mått, så forntida astronomer måste ha valt en stjärna som referens och sedan letat efter andra med liknande ljusstyrka, precis som moderna astronomer gör jobbet.
Från en given observationsposition skulle vissa stjärnor regelbundet nå zenit eller nära den medan andra aldrig skulle komma högre än några grader över horisonten. Och ändå får Ptolemaios sin relativa ljusstyrka korrekt.
En idé Schaefer för fram är att mätningarna för alla stjärnor skulle ha gjorts när de var nära horisonten så att de alla led av samma nivå av utrotning. En annan är att observatörer skulle ha korrigerat mer eller mindre undermedvetet för nedbländningen eftersom de skulle ha lång erfarenhet av det.
Han har kunnat utesluta flera potentiella förslag, som möjligheten att hans resultat är en lyckträff, en möjlighet som han säger sig kunna utesluta med sin statistiska analys.
Mysteriet fördjupas med en annan av Schaefers upptäckter att Ptolemaios konsekvent överskattade korrigeringen för utrotning i vissa riktningar och underskattade den i andra även om den genomsnittliga korrigeringen för utrotning totalt sett var helt rätt. Varför detta kan ha varit har Schaefer ingen aning om.
Märkligt nog säger Schaefer att han har hittat liknande utrotningskorrigeringar i stjärnkatalogerna som sammanställts av Al Sufi som arbetade (ca 960 e.Kr.) i Isfahan i det som nu är Iran, och i uppgifterna om Tycho Brahe (c1590) som har arbetat på ön Hven i raksträckorna mellan Danmark och Sverige. Beskriv inte heller i detalj hur de mätte magnituden.
Tydligen hade dessa forntida astronomer kraftfulla tekniker för att korrigera sina data som sedan har gått förlorade. Förslag på hur de kan ha gjort det i kommentarsfältet tack.
Ref: arxiv.org/abs/1303.1833 : De tusen stjärnstorlekarna i katalogerna över Ptolemaios, Al Sufi och Tycho är alla korrigerade för atmosfärisk utrotning