Puslespillet om gamle stjernekataloger og moderne lysstyrkekorrektioner

Gamle stjernekataloger, der angiver både placeringen og størrelsen af ​​stjerner, går mange århundreder tilbage. Den mest berømte og indflydelsesrige blev udarbejdet af Ptolemæus omkring 140 f.Kr. og indeholder lister over 1028 stjerner. Moderne astronomer har længe beundret den nøjagtighed, hvormed Ptolemæus målte stjernernes position, men har været overraskende lidt opmærksomme på størrelserne.

Det ændrer sig i dag takket være en undersøgelse foretaget af Bradley Schaefer ved Louisiana State University i Baton Rouge. Schaefer har analyseret størrelserne i Ptolemæus' gamle stjernekatalog og sammenlignet dem med moderne værdier, og fundet dem at være ekstremt nøjagtige.

Men han har en anden opdagelse, der er forvirrende: Ptolemæus' størrelse er ikke bare nøjagtige, de er også korrigeret for, at en stjerne ser lysere ud over hovedet, end den gør nær horisonten, et fænomen, der kaldes udryddelse. Det er opsigtsvækkende og uden fortilfælde, siger Schaefer.

Fysikken bag udryddelse er ligetil. Stjernelys skal rejse en vis afstand gennem atmosfæren for at nå en observatør, en proces, der forårsager spredning og absorption. Denne afstand minimeres, når stjernen er over hovedet. Men lyset fra en stjerne tæt på horisonten skal rejse mere end dobbelt så langt gennem luften, og det øger dramatisk mængden af ​​tabt lys. Af denne grund kan stjerner, der er lavt på himlen, synes mere end en størrelsesorden svagere, end de i virkeligheden er.

Forklaringen ville have været ukendt for Ptolemæus (den blev først formuleret på denne måde i 1729). Så et interessant spørgsmål er, hvordan Ptolemæus kunne have rettet sine observationer. Desværre giver den gamle astronom ingen ledetråde i sit eget forfatterskab. Mens han bruger lidt tid på at forklare, hvordan man måler position ved hjælp af en armillary, siger han intet om den proces, han brugte til at måle størrelse.

Schaefer siger, at der er flere måder, hvorpå Ptolemæus kunne have udført tricket. Til at begynde med er størrelsen af ​​en stjerne en relativ måling, så gamle astronomer må have valgt en stjerne som reference og derefter ledt efter andre med en lignende lysstyrke, ligesom moderne astronomer gør jobbet.

Fra en given observationsposition ville nogle stjerner regelmæssigt nå zenit eller tæt på den, mens andre aldrig ville komme højere end et par grader over horisonten. Og alligevel får Ptolemæus deres relative lysstyrker korrekte.

En idé, Schaefer fremsætter, er, at målingerne for alle stjerner ville være blevet foretaget, når de var tæt på horisonten, så de alle led af det samme niveau af udryddelse. En anden er, at observatører ville have korrigeret mere eller mindre ubevidst for dæmpningen, da de ville have haft lang erfaring med det.

Han har været i stand til at udelukke flere potentielle forslag, såsom muligheden for, at hans resultat er et lykketræf, en mulighed, som han siger, at han kan udelukke med sin statistiske analyse.

Mysteriet bliver dybere med en anden af ​​Schaefers opdagelser om, at Ptolemæus konsekvent overvurderede korrektionen for udryddelse i nogle retninger og undervurderede den i andre, selvom den gennemsnitlige korrektion for udryddelse generelt var helt rigtig. Hvorfor det kunne have været, aner Schaefer ikke.

Mærkeligt nok siger Schaefer, at han har fundet lignende udryddelseskorrektioner i stjernekatalogerne udarbejdet af Al Sufi, der arbejder (ca. 960 e.Kr.) i Isfahan i det nuværende Iran, og i optegnelserne fra Tycho Brahe (c1590), som har arbejdet på øen Hven i ligeløbet mellem Danmark og Sverige. Beskriv heller ikke i detaljer, hvordan de målte størrelsen.

Det er klart, at disse gamle astronomer havde kraftfulde teknikker til at korrigere deres data, som siden er gået tabt. Forslag til hvordan de kunne have gjort det i kommentarfeltet.

Ref: arxiv.org/abs/1303.1833 : De tusinde stjernestørrelser i katalogerne over Ptolemæus, Al Sufi og Tycho er alle korrigeret for atmosfærisk udryddelse

skjule