¿Cuántas estrellas podemos ver a simple vista?

Una pregunta milenaria, que seguro preocupó a muchas mentes a lo largo de la historia. La primera aproximación es decir que son muchas, y en este sentido queda retratado en Génesis (15 4-5):

El Señor lo llevó fuera, y le dijo: “Ahora mira al cielo y cuenta las estrellas, si te es posible contarlas.” Y añadió: “Así será tu descendencia".

Los astrónomos griegos, mucho más metódicos, obtuvieron una cifra más precisa de las estrellas que podían ver a lo largo del año. Por ejemplo, Hipparco (aprox. 127 a.C.) catalogó 850 estrellas en el cielo nocturno, mientras que Ptolomeo de Alejandría (127-151 d.C.) aumentó esa cifra a 1022 [1]. De éstas, en un cielo sin Luna y en condiciones muy favorables se pueden ver algo más de la mitad (pues el resto estaría bajo el horizonte).

Los astrónomos griegos dividieron a las estrellas visibles en 6 clases, atendiendo a su brillo aparente. Las estrellas más brillantes como Sirio o Vega eran clasificadas como de magnitud 1, y las más tenues que se podían ver a simple vista en las mejores condiciones caían en la clase 6.

A finales del siglo XIX, Sir N. R. Pogson se dio cuenta que las estrellas típicas de magnitud 6 eran aproximadamente 100 veces más ténues que las de magnitud 1, y que la escala era logarítmica, siendo las estrellas de cada magnitud unas dos veces y media más brillantes que las de la siguiente. Sobre la base de esta observación, Pogson redefinió la escala de magnitudes estelares de modo que pudiera asociar un número real al brillo aparente de cada estrella.

En esta nueva escala algunas estrellas con gran brillo aparente tienen magnitud negativa. Así, por ejemplo, el Sol tendría una magnitud –26.74, mientras que Sirio (la estrella más brillante del cielo nocturno) tiene una magnitud de –1.47. También podemos asociar una magnitud a estrellas que sólo son visibles a través del telescopio. Por ejemplo, la estrella más cercana al Sistema Solar (Proxima Centauri) tiene magnitud 11.09.

En una noche oscura y con las mejores condiciones de observación, el ojo humano puede llegar a ver estrellas hasta de magnitud 6 o 6.5 en la nueva escala. De las 300.000 millones de estrellas de nuestra galaxia, 9500 tienen magnitud menor que 6.5. En el mejor cielo estrellado es posible que se puedan a contar unas 4000 a simple vista. En ciudades pequeñas la contaminación lumínica sólo permite que detectemos estrellas de magnitud menor que 4, reduciendo el número de estrellas visibles a unas 200.

Pero... ¿Qué produce ese límite de magnitud de 6.5? Podríamos pensar que el problema está en nuestros ojos. Sin embargo, una estrella de magnitud 6.5 es lo suficientemente brillante como para que cada una de nuestras retinas reciba unos 200 fotones / segundo [2]. Teniendo en cuenta que nuestros bastones (entre las tres clases de fotoreceptores de nuestra retina, la que media la visión nocturna) pueden detectar y trasmitir la captura de un único fotón, esto debería ser suficiente para detectar la estrella ¿Qué está ocurriendo?

Lo cierto es que los bastones no son completamente infalibles, y de vez en cuando reaccionan pese a no haber detectado ningún fotón. Esta reacción es indistinguible de la verdadera captura de un fotón. Para que el ojo esté seguro de haber detectado una estrella, no basta con detectarla; el flujo de fotones capturados debe ser bastante mayor que el flujo de "fotones falsos" reportados por los bastones.

¿Explicaría esto el límite de magnitud 6-6.5? Pues en realidad no. El astrónomo americano Heber Curtis descubrió que podemos ver estrellas mucho más tenues si ocultamos el cielo alrededor de la estrella. Podemos detectar estrellas de magnitud 8.5 cuando las vemos a través de un orificio en una pantalla oscura. Usando tan avanzado aparato, se elevaría a varias decenas de miles el número de estrellas que podríamos contar en una noche.

Sólo un tercio de la luz del cielo terrestre más oscuro procede de las estrellas que podemos discernir a simple vista. El resto es luz difundida que se reparte de manera homogénea en todo el cielo, procedente principalmente de tres fuentes. La primera son reacciones químicas producidas en la alta atmósfera. La segunda es la llamada luz zodiacal, radiación reflejada por el polvo interplanetario. Finalmente, un pequeño porcentaje es debido a la luz galáctica, compuesta de la emisión de estrellas y galaxias demasiado ténues como para ser vistas de manera individual. Esta luz difusa "tapa" las estrellas tenues, y termina limitando el número de estrellas que podemos contar a simple vista [2].

Como veis, para esta y otras muchas preguntas sobre ciencia la respuesta correcta (y la más interesante) suele ser "depende".

Fuentes:

[1] Clifford A. Pickover "The Stars of Heaven"
[2] R.W. Rodiek "The First Steps in Seeing"

Esta entrada participa en el Carnaval de la Física, que acoge este mes el blog Física, Arroz y Frijoles.