Seno zvaigžņu katalogu mīkla un mūsdienu spilgtuma korekcijas

Senie zvaigžņu katalogi, kuros norādīta gan zvaigžņu atrašanās vieta, gan lielums, ir datēti ar daudziem gadsimtiem. Slavenāko un ietekmīgāko apkopoja Ptolemajs ap 140. gadu pirms mūsu ēras, un tajā ir iekļauti 1028 zvaigžņu saraksti. Mūsdienu astronomi jau sen ir apbrīnojuši precizitāti, ar kādu Ptolemajs izmērīja zvaigžņu stāvokli, taču ir pievērsuši pārsteidzoši maz uzmanības zvaigžņu lielumam.

Tas šodien mainās, pateicoties Bredlija Šēfera pētījumam Luiziānas štata universitātē Batonrūžā. Šēfers ir analizējis Ptolemaja seno zvaigžņu kataloga lielumus un salīdzinājis tos ar mūsdienu vērtībām, atklājot, ka tie ir ārkārtīgi precīzi.

Bet viņam ir vēl viens mulsinošs atklājums: Ptolemaja lielums ir ne tikai precīzs, bet arī tiek koriģēts, ņemot vērā faktu, ka zvaigzne virs galvas šķiet spožāka nekā pie horizonta, un šo parādību sauc par izzušanu. Tas ir pārsteidzoši un bez precedenta, saka Šēfers.

Izzušanas pamatā esošā fizika ir vienkārša. Zvaigžņu gaismai ir jānobrauc noteikts attālums caur atmosfēru, lai sasniegtu novērotāju, kas izraisa izkliedi un absorbciju. Šis attālums tiek samazināts līdz minimumam, kad zvaigzne atrodas virs galvas. Tomēr gaismai no zvaigznes, kas atrodas tuvu horizontam, pa gaisu ir jāpārvietojas vairāk nekā divas reizes tālāk, un tas ievērojami palielina zaudētās gaismas daudzumu. Šī iemesla dēļ zvaigznes, kas atrodas zemu debesīs, var izskatīties vairāk nekā par magnitūdu blāvākas, nekā tās ir patiesībā.

Izskaidrojums Ptolemajam nebūtu bijis zināms (tādā veidā tas tika formulēts tikai 1729. gadā). Tāpēc interesants jautājums ir par to, kā Ptolemajs varēja labot savus novērojumus. Diemžēl senais astronoms savos rakstos nesniedz nekādus pavedienus. Lai gan viņš velta kādu laiku, lai izskaidrotu, kā izmērīt pozīciju ar armilāra palīdzību, viņš neko nesaka par procesu, ko izmantoja lieluma mērīšanai.

Šēfers saka, ka ir vairāki veidi, kā Ptolemajs varēja veikt šo triku. Sākumā zvaigznes lielums ir relatīvs mērījums, tāpēc senie astronomi noteikti ir izvēlējušies vienu zvaigzni kā atsauci un pēc tam meklējuši citas ar līdzīgu spilgtumu, tāpat kā mūsdienu astronomi to dara.

No noteiktas novērošanas vietas dažas zvaigznes regulāri sasniegtu zenītu vai tuvu tam, savukārt citas nekad nepakļūtu augstāk par dažiem grādiem virs horizonta. Un tomēr Ptolemajs iegūst pareizu relatīvo spilgtumu.

Viena no Šēfera idejām ir tāda, ka visu zvaigžņu mērījumi būtu veikti, kad tās atradās tuvu horizontam, lai tās visas būtu cietušas no vienāda izzušanas līmeņa. Cits ir tas, ka novērotāji vairāk vai mazāk zemapziņā būtu izlabojuši aptumšošanu, jo viņiem būtu bijusi ilga pieredze ar to.

Viņš ir spējis izslēgt vairākus iespējamos ieteikumus, piemēram, iespēju, ka viņa rezultāts ir nejaušs, iespēju, ko viņš saka, ka var izslēgt ar savu statistisko analīzi.

Noslēpumu padziļina vēl viens Šēfera atklājums, ka Ptolemajs konsekventi pārvērtēja izzušanas korekciju dažos virzienos un nenovērtēja to citos, lai gan kopumā vidējā izzušanas korekcija bija tieši pareiza. Kāpēc tas varēja būt, Šēferam nav ne jausmas.

Interesanti, ka Šēfers saka, ka ir atradis līdzīgus izzušanas labojumus zvaigžņu katalogos, ko sastādījis Al Sufi, kurš strādā Isfahānā (ap 960. gads), un Tiho Brahe (c1590) ierakstos, kurš strādāja Hvenas salā. taisnēs starp Dāniju un Zviedriju. Nemaz neaprakstiet sīkāk, kā viņi mērīja lielumu.

Skaidrs, ka šiem senajiem astronomiem bija spēcīgas metodes, lai labotu savus datus, kas kopš tā laika ir pazaudēti. Ieteikumus, kā viņi to varēja izdarīt, lūdzu, komentāru sadaļā.

Atsauce: arxiv.org/abs/1303.1833 : Tūkstoš zvaigžņu magnitūdas Ptolemaja, Al Sufi un Tiho katalogos ir koriģētas pret atmosfēras izzušanu

paslēpties