I colori delle stelle
Claudio Elidoro

La necessità di ottenere misurazioni oggettive e affidabili sul colore delle stelle spinse nel 1953 gli astronomi H.L. Johnson e W.W. Morgan a ideare un sistema di filtri da collocare davanti al rilevatore della luminosità delle stelle. Questi filtri lasciavano passare solamente la luce la cui lunghezza d’onda era compresa entro un preciso intervallo di valori. Il dato raccolto dallo strumento, dunque, permetteva di determinare oggettivamente se nell’intervallo di lunghezze d’onda permesse dal filtro una stella fosse più o meno luminosa di un’altra.

I filtri introdotti da Johnson e Morgan erano caratterizzati dai seguenti valori (le lunghezze d’onda sono espresse in Ångström):

 

Filtro

l centrale

Ampiezza banda

U

3.650

1.360

B

4.400

1.960

V

5.500

1.780

 

Il valore della lunghezza d’onda centrale, caratteristica di ogni filtro, ci permette di vedere che il filtro U si colloca nella regione dell’ultravioletto, il B nel blu e il V nella regione giallo-verde, con una risposta abbastanza vicina alla risposta dell’occhio umano.

Ma l’uso dei filtri si mostra molto utile anche quando viene applicato ad una singola stella. Le differenze tra la sua magnitudine rilevata con un filtro e quella raccolta con un altro vengono indicate con le sigle B-V e U-B e ad esse ci si riferisce con il termine di indici di colore.

L’indice di colore ci offre notevoli informazioni, molto di più della semplice rilevazione della magnitudine. Se una stella ha un indice B-V positivo significa che la sua emissione nel visibile è maggiore di quella nel blu (ricordiamo che le magnitudini diventano più piccole all’aumentare della luminosità) e dunque la stella apparirà più rossa. Viceversa un indice B-V negativo sarà il segno distintivo di una stella che emette nella regione blu dello spettro elettromagnetico.

Un paio di esempi numerici possono chiarire meglio il concetto.

Le magnitudini apparenti di Spica usando i filtri B e V sono, rispettivamente, 0,7 e 0,9. Questo comporta che l’indice di colore B-V risulta essere:

 

(B-V)Spica = 0,7 – 0,9 = – 0,2

 

Un analogo calcolo per Antares (B = 2,7 e V = 0,9) ci consente di ottenere

 

(B-V)Antares = 2,7 – 0,9 =  1,8

 

Risultati che confermano che la superficie di Antares è molto più fredda di quella di Spica.

 

 Fig. 2.

 

Nella fig. 2 vengono messe a confronto con il Sole due stelle della costellazione di Orione, l’azzurra Bellatrix (g Orionis) di tipo spettrale B2 e la rossa Betelgeuse (a Orionis) di tipo spettrale M2. Il grafico intende descrivere il legame tra l’indice di colore e la temperatura solo in modo approssimato. Cameron Reed (The Journal of the Astronomical Society of Canada, vol 92 n.1 pag. 36) fornisce agli amanti delle formule un paio di espressioni che legano l’indice di colore alla temperatura:

 

  • per log (T) < 3,961            B-V = – 3,684 log (T) + 14,551

 

  • per log (T) > 3,961            B-V = 0,344 [log (T)]2 – 3,402 log (T) + 8,037

 

Per chi si accontenta di molto meno, nella tabella 2 sono riportati i valori degli indici di colore, del tipo spettrale e della magnitudine visuale di alcune stelle abbastanza conosciute. Per ciascuna stella, inoltre, viene indicata anche la temperatura superficiale (in °K) dedotta dall’indice di colore.

Tabella 2

Stella

Denominazione

Tipo

Mag. Vis.

B-V

Colore

T

Bellatrix

g Orionis

B2

+ 1,63

– 0,22

bianco-azzurro

19.200

Vega

a Lyrae

A0

+ 0,03

0,00

bianco

10.700

Procione

a Canis Min.

F3

+ 0,35

+ 0,41

bianco-giallo

7.230

Capella

a Aurigae

G5

+ 0,08

+ 0,79

giallo

5.000

Arturo

a Bootis

K2

– 0,06

+ 1,23

arancione

4.300

Betelgeuse

a Orionis

M2

+ 0,80

+ 1,86

Rosso

2.970

 

 

Inizialmente, Vega era stata scelta come stella campione per definire la magnitudine 0,0 in tutti gli intervalli spettrali. Questa scelta comportava, ovviamente, che il suo indice di colore fosse per definizione 0,00. Attualmente, secondo le ultime e più raffinate definizioni di magnitudine, Vega non è più la stella di riferimento. Questo comporta che il valore “zero” dell’indice di colore è assegnato alle stelle appartenenti alla classe spettrale A0 (mentre Vega è di tipo spettrale A0 Va).

Le informazioni fornite dall’indice di colore, però, non si limitano solamente a suggerire il valore della temperatura superficiale. Incrociati con altri parametri ci permettono di spingere la nostra conoscenza delle stelle a livelli inaspettati.

Ma racchiudere nelle poche righe che ci restano l’analisi dei diagrammi colore-luminosità sarebbe davvero troppo riduttivo. Sarà dunque materiale per una successiva spigolatura.

 


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