El Diagrama HR
El afán por conocer el mundo estelar
Desde mediados del siglo XIX, el análisis espectral se constituyó en la herramienta a través de la cual los astrónomos obtenían información de las estrellas. Mientras algunos obtenían más y más espectros estelares, otros investigadores desarrollaban sistemas cada vez más detallados para clasificar sus patrones.
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Comenzó a ser evidente que las estrellas encajaban en categorías según su brillo, su color y, además, por la impronta característica de sus espectros.
Luego de los descubrimientos de Fraunhofer, una breve correlación de los principales hechos que contribuyeron al estudio físico de las estrellas es el siguiente:
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1863: El inglés William Huggins, trabajando desde un observatorio construido en los techos de su propia casa, mostró que muchas estrellas, como el Sol, contenían elementos tales como sodio, hierro y calcio. Enuncia entonces que la materia de la Tierra y de los cielos es la misma.
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1868: Surge el primer sistema de clasificación. Se le debe a Angelo Secchi, astrónomo del Vaticano.
1872:Henry Draper toma el primer espectro fotográfico de una estrella.
1890:Aparece el primer sistema de clasificación espectral de Harvard, realizado por W. Fleming y E. Pickering.
1897: Se publica el análisis espectral y el nuevo sistema de clasificación de Harvard, realizado por A. Maury.
1915:Annie Cannon completa su monumental trabajo de análisis de espectros estelares, dando forma a un nuevo sistema clasificatorio de Harvard, hoy conocido como el "Sistema de Henry Draper"
El sistema de Secchi
El padre jesuita Angelo Secchi estudió Astronomía en Inglaterra y Estados Unidos durante la década de 1840, en circunstancias en que su orden religiosa había sido temporalmente exiliada por el gobierno italiano. Al regresar al Vaticano, a los cincuenta años, Secchi se constituyó en el director del Observatorio del Colegio Romano, en la ciudad del Vaticano.
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A partir de 1863 examinó los espectros de unas 4000 estrellas durante un período de cinco años y encontró suficientes similitudes para clasificarlas en cuatro tipos espectrales diferentes, definidos según el color de la estrella tal y como se veía a través del telescopio y por la posición, ancho, número e intensidad (y oscuridad) de las líneas de absorción de las líneas que aparecían en los espectros.
Los tipos espectrales de Secchi eran:
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Tipo I: estrellas blancas o azules, con líneas de absorción del hidrógeno.
Tipo II: estrellas amarillas o anaranjadas, con numerosas líneas que indicaban la presencia de elementos metálicos, como el hierro. En este tipo se incluía al Sol.
Tipo III: estrellas desde anaranjadas hasta rojas, con franjas blancas compuestas de muchas líneas muy finas, todas agrupadas.
Tipo IV: estrellas de color rojo intenso, con bandas de absorción del carbono. La mayoría de este tipo de estrellas era invisible al ojo humano, sólo perceptibles con instrumentos.
El aporte de Henry Draper
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Henry Draper era un prestigioso médico de Nueva York (Estados Unidos) con una gran afición por la Astronomía. Para realizar sus estudios, estableció su propio observatorio en la finca de su padre (también astrónomo aficionado) en Hastings-on-Hudson. En 1872 Henry Draper consigue fotografiar el espectro de la estrella Vega; posteriormente toma espectros a más de ochenta estrellas mediante un instrumento que llamó espectrógrafo (en su versión más primitiva, el espectrógrafo era simplemente un espectroscopio unido a una cámara fotográfica). Ese trabajo quedo interrumpido con su sorpresiva muerte, a la edad de cuarenta y cinco años, en 1882.
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El proyecto de Harvard
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La viuda de Henry Draper, Mary Anna Draper, creó la fundación "Henry Draper Memorial", con la intención de ayudar a financiar un programa de investigación fundado en la espectrografía estelar.
La primera donación de la viuda de Draper fue de 400.000 dólares. Quien tomó ese dinero fue Edward C. Pickering, un profesor de física del Instituto de Tecnología de Massachussets, quien en 1887 se hacía cargo del Observatorio de Harvard. Con ese dinero, Pickering compró nuevos telescopios y ciertos prismas especiales que permitían tomar los espectros de cientos de estrellas simultáneamente en una única placa fotográfica.
En primera instancia, Pickering y su jefa de ayudantes, Willamina Fleming, subdividieron los cuatro tipos espectrales del padre Secchi en trece clases representadas por las letras del alfabeto, aunque saltándose la letra "j" por que, en idioma alemán se confundía fácilmente con la letra "i". Así, las estrellas de tipo A tenían espectros con líneas del hidrógeno muy marcadas. Esas líneas iban disminuyendo en los espectros de las estrellas de tipo B, C y D. En los restantes tipos, el hidrógeno ya casi no era perceptible. Más tarde, Pickering añadió tres nuevos tipos, que llamó, respectivamente O, P y Q.
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La clasificación de A. Maury
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En 1888 comienza a trabajar con Fleming y Pickering la joven Antonia Maury, sobrina de Henry Draper, quien había recibido enseñanzas de física y astronomía; en particular Maury estuvo bajo la influencia de María Mitchell, la primera mujer astrónoma de Estados Unidos.
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En esa época, Pickering intentaba hacer un estudio más detallado de los espectros de las estrellas más brillantes del hemisferio norte. Le adjudicó esa tarea a la recién llegada Maury y para ello le entregó 4.800 placas con espectros estelares.
Maury no usó el sistema que habían realizado Fleming y Pickering, sino que desarrolló uno nuevo, más complejo. La joven estaba convencida que las estrellas debían clasificarse en función de la temperatura; creó veintidós grupos, cada uno de los cuales identificado mediante un número romano que, en general, resultaban paralelos a las dieciséis tipos de Pickering. Por otra parte, Maury definió, dentro de cada tipo, tres subdivisiones (denominadas "a", "b" y "c") para distinguir la intensidad relativa y las apariencias físicas de algunas líneas espectrales (esto es, si esas líneas son anchas o estrechas, bien definidas o borrosas). Vale mencionar que Pickering nunca se mostró conforme con su trabajo y no estaba de acuerdo con su nueva clasificación.
En 1896, un año antes de que se publique su trabajo, Maury abandonó Harvard y se dedicó, durante las siguientes dos décadas, a enseñar en escuelas secundarias. Sólo años más tarde los astrónomos reconocieron el importante aporte realizado por A. Maury. Sin saberlo, la astrónoma había aislado ciertos tipos de estrellas particulares. Uno de los tipos espectrales, por ejemplo, señalaba a las estrellas de rápida rotación, otro indicaba estrellas de enormes dimensiones (que luego se conocerían como supergigantes).
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La nueva clasificación de Harvard:
El aporte de Miss Cannon
Annie Jump Cannon era hija de un senador y desde pequeña tuvo un observatorio astronómico particular en el altillo de su propia casa. Estudió física y astronomía en Wellesley y Radcliffe, y al entrar en el equipo de clasificación espectral de Harvard, se convirtió rápidamente en la protegida de Pickering.
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El primer trabajo de Cannon fue la clasificación de espectros de alrededor 1.100 estrellas del hemisferio sur; a lo largo de su tarea, Cannon sugirió tantos cambios y modificaciones que terminó por desarrollar un nuevo sistema clasificatorio. El método de Cannon seguía más el sistema alfabético de Pickering y Fleming que el numérico de Maury.
Su punto de partido fue reordenar la secuencia anterior alfabética, para hacer una progresión más continua en las líneas que marcaban elementos diferentes al hidrógeno. Sin que fuese su intención, esa ordenación tuvo el resultado de organizar las estrellas por su color, en una secuencia desde el blanco azulado hasta el rojo, pasando por el amarillo.
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Las nuevas clases espectrales iban ahora de O a B, A, F, G, K y M. Cannon combinó u omitió algunos grupos y añadió subdivisiones decimales a algunas de las letras, dando así mayor precisión al esquema clasificatorio.
Pickering entonces, munido ya de un sistema de clasificación sencillo y útil puso en marcha un gran proyecto: un mapa exhaustivo del cielo, clasificando los espectros de todas las estrellas más brillantes que las de novena magnitud (es decir, alrededor de cincuenta veces más débiles que las que pueden observarse a simple vista). Tal mapa incluía más de medio millón de estrellas y la tarea fue encomendada a A. Cannon quien lo acabó en poco menos de cuatro años. Los resultados se reunieron en un catálogo con el nombre de la fundación Henry Draper y se publicó en nueve volúmenes a partir de 1918.
