¿Qué hace que las estrellas se brinden? | Científico americano

Ah, es una noche encantadora para disfrutar del aire libre. Sales en el cálido aire de verano para escuchar los grillos y respirar en los aromas de la vida verde y luego girar la cabeza hacia los cielos. Ves cientos de estrellas en el cielo, y las más brillantes son llamativas y brillantes.

Algunos incluso están cambiando sus colores a través del arco iris, deleitando los ojos y la mente, a menos que estés ahí fuera para observar con un telescopio. Ese centelleante es encantador para cualquier Stargazer promedio para la vista, pero científicamente es un dolor en el astrónomo.

Golpeando es la aparente variación rápida del brillo y el color de las estrellas. Técnicamente se llama Scintillation, del latín para “brillo” que es apto. Si bien es ciertamente encantador, sigue siendo la ruina de los astrónomos de todo el mundo.


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Para milenios el centelleo fue incomprendido. Al igual que con tantos principios científicos, fue diagnosticado erróneamente por griegos antiguos como Aristóteles, quienes lo atribuyeron a la visión humana. En ese momento, él y sus compañeros creían que el ojo creaba activamente la visión enviando vigas que iluminaban objetos y nos permitían verlos. Pero estas vigas eran imperfectas, por lo que la creencia fue, y cuanto más lejos estaba un objeto, más se distorsionaría el haz; Las estrellas, al estar muy lejos, sufrieron este defecto enormemente, lo que les hizo brillar. Fue Isaac Newton, a través de sus estudios de óptica, quien finalmente determinó la verdadera causa.

De hecho, una propiedad fundamental de la luz, de hecho, tre de todas las olas, es que se dobla cuando va de un medio a otro. Estás familiarizado con esto: una cuchara sentada en un vaso de agua se ve doblado en la parte superior del líquido. Esto se llama refracción, y en el caso de la cuchara, ocurre cuando la luz va del agua en el vidrio al aire en su camino hacia su ojo, distorsionando la forma de la cuchara de otra manera no bañada. La cantidad de refracción depende de las propiedades de los materiales a través de los cuales viaja la luz. La densidad, por ejemplo, puede dictar el grado de refracción para la luz que se mueve a través del gas, así que la luz que viaja solo a través del aire aún se doblará si el aire tiene diferentes densidades de un lugar a otro.

Si la atmósfera de la Tierra fuera perfectamente estática y homogénea, entonces la refracción de la luz de las estrellas sería mínima. Sin embargo, nuestro aire siempre está en movimiento, y lejos de ser suave. Los vientos muy por encima de la superficie del planeta agitan el aire, creando turbulencia. Esto arroja los gases, creando pequeños paquetes de aire de diferentes densidades que se mueven de un lado a otro.

La luz de la estrella que pasa a través de uno de esos paquetes de aire se doblará ligeramente. Desde nuestro punto de vista en la Tierra, la posición de la estrella cambiará ligeramente cuando eso suceda. El aire también está en movimiento, por lo que de un momento a otro, la luz de la estrella pasará a través de diferentes parcelas en su camino hacia su ojo o su detector, cambiando la posición cada vez, generalmente al azar debido al movimiento turbulento del aire. Lo que ves en el suelo, entonces, es la estrella que cambia rápidamente a la izquierda, a la derecha, hacia arriba y hacia abajo, y todas las direcciones intermedias, varias veces por segundo, en otras palabras, centelleando.

La cantidad del cambio se llama confusamente “viendo” por los astrónomos, y en realidad es bastante pequeño. Por lo general, son solo unos pocos arcos, un ángulo muy pequeño en el cielo: la luna llena, por ejemplo, tiene aproximadamente 1,800 arcos de ancho. Sin embargo, las estrellas están tan lejos de nosotros que parecen ser una fracción minúscula de un arco de ancho, un pequeño punto de luz a los ojos, por lo que incluso este minúsculos cambiantes a escala de arcos hace que parezcan bailar.

Tenga en cuenta que es por eso que los planetas típicamente no centelleo. Júpiter, por ejemplo, suele ser varias docenas de arcos de ancho, por lo que el centelleo no afecta tanto su posición, y percibimos que su luz es estable.

El centelleo suele ser más obvio para las estrellas cerca del horizonte que por encima. La atmósfera es un caparazón de aire que rodea la tierra. Cuando miramos directamente, estamos mirando a través de aproximadamente 100 kilómetros de aire, Pero hacia el horizonte, esa longitud aumenta a más de 1,000 km! Eso le da al aire muchas más oportunidades para refractar la luz de la estrella, aumentando el centelleo.

Pero no es solo una posición que el centelleo afecta. Diferentes longitudes de onda, cuores, de la luz se refracta por diferentes cantidades. Esta es la razón por la cual una gota de lluvia se rompe en colores separados para crear un arco iris. Para una estrella, que puede emitir luz en esencialmente todos los colores, esto significa que a veces su luz roja se dobla hacia ti y el azul se dobla, por lo que la estrella parece rojiza. Una fracción de un segundo después, una parcela diferente de aire refracta la luz azul hacia usted, y la estrella provoca un azul.

Este efecto es más evidente para las estrellas blancas cerca del horizonte. Sirius es blanco, y es la estrella más brillante del cielo nocturno; Cuando se levanta o se ajusta, puede parpadear brillantemente y cambiar los colores rápidamente. ¡Probablemente esta sea la razón por la que a menudo se informa como ovni! Entonces, si escucha un informe de que una nave espacial brillante cambió los colores rápidamente mientras se cernía sobre los árboles, tenga en cuenta que casi con certeza no era un barco alienígena sino un sol alienígena.

Sin embargo, para los astrónomos, el centelleo conduce a un resultado muy diferente: la luz de un objeto se extiende por el tiempo de exposición de una imagen. Los detalles en una galaxia lejana, por ejemplo, miran fuera de foco y borrosa. Además, los objetos débiles aparecen aún más débiles porque su luz se mancha. Estos son problemas graves pero los que tenemos una solución: óptica adaptativa. Dentro de algunos telescopios hay sensores que pueden detectar la cantidad de centelleo. Esta información se envía a una computadora que calcula rápidamente la distorsión, luego ajusta los pistones detrás de un espejo deformable para remodelar la superficie reflectante de una manera para compensar el centelleo. La mayoría de los telescopios terrestres grandes emplean esta increíble tecnología, que produce imágenes claras y nítidas a pesar de la turbulencia atmosférica.

Twinkling también tiene un uso científico. El tipo de luz que vemos no es el único tipo que se refracta; Las ondas de radio también lo hacen cuando pasan por el plasma interestelar, el gas ionizado entre las estrellas. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente que envían pulsos de onda de radio breves a intervalos rápidos. Las ondas de radio centelleos mientras pasan por el plasma en su camino a la tierra, y los astrónomos pueden medir ese centelleo para investigar ese plasma. Investigación publicada en Astronomía de la naturaleza en abril de 2025 usó esto para mirar el material en el espacio cerca del sol y trazar estructuras en la burbuja localuna región del espacio que rodea el sol donde las antiguas supernovas despejaron gran parte del gas. Los científicos encontraron 21 grandes arcos de plasma sostenidos por turbulencia dentro de la burbujalo que los sorprendió porque anteriormente se suponía que la burbuja era más suave.

Personalmente, tengo dos mentes sobre el brillo. Es encantador, ciertamente, pero me causó bastante dolor cuando estaba usando un telescopio para mi propia investigación. Sin embargo, dependiendo de lo que esté tratando de estudiar, aún puede ser una herramienta útil. Entonces se podría decir que mi propia opinión sobre el centelleo es maleable; Se puede doblar de cualquier manera.