HISTORIA DE LA CIENCIA - El siglo XIX
NACIMIENTO DE LA ASTROFISICA
Con el éxito de Bessel la humanidad comenzó a conocer las extraordinarias dimensiones del
espacio sideral; sin embargo, la constitución de las estrellas permaneció tan enigmática como
en tiempos de los babilonios o los griegos. La invención del espectroscopio en 1859,
acontecimiento capital en la historia de la centuria, transformó ese estado de ignorancia
cambiando de golpe las condiciones del estudio del cielo. Las estrellas dejaron de ser puntos
luminosos, las nebulosas ya no fueron manchas blanquecinas: desde ese momento, su materia
se encontró al alcance de la investigación. Al examinar el espectro solar el físico
inglés
WILLIAM HYDE WOLLASTON (1766-1828), atrajeron su atención en 1802 algunas líneas
oscuras que atravesaban en sentido vertical la banda de colores; desgraciadamente, las tomó
por líneas divisorias entre las franjas coloreadas. Así
dejó al óptico alemán JOSEPH
FRAUNHOFER (1787-1826) la gloria de ser el primero en estudiar el significado de esos
mensajes de los cuerpos celestes. Fraunhofer contó hacia 1815 más de quinientas rayas oscuras
en el espectro del Sol; reconoció que a cada raya corresponde una posición determinada y no
escapó a su atención que la Luna, los planetas y ciertas estrellas presentan reproducciones —
aunque más débiles— de las líneas solares. ¿Cómo interpretar esas enigmáticas rayas? Más de
tres décadas después de la muerte de Fraunhofer, el químico ROBERT W. BUNSEN (1811-1899)
y
el físico GUSTAV R. KIRCHHOFF (1824-1887), ambos profesores de la vieja Universidad de
Heidelberg, encontraron la clave del problema y crearon, en 1859, el magnífico instrumento de
exploración llamado análisis espectral. Bunsen descubrió que las rayas brillantes en el espectro
de un determinado vapor metálico caracterizan los elementos químicos presentes en el vapor
y permiten, con absoluta certeza, su identificación. Por otra parte, Kirchhoff comprobó
experimentalmente que una capa gaseosa de temperatura dada absorbe de la luz de una llama
con temperatura superior los rayos de la misma longitud de onda que la capa gaseosa emite y
reemplazándolos con su propia radiación, introduce en el lugar de las características rayas
brillantes del espectro rayas oscuras. La luz de la superficie incandescente del Sol es absorbida
por la atmósfera del astro: así nacen las líneas oscuras de Fraunhofer, líneas que manifiestan la
ausencia, en el espectro solar, de la radiación de elementos dados y su presencia en la materia
del Sol. Apoyado, de una parte, por
el conocimiento siempre creciente de los espectros
observados en el laboratorio y de los elementos químicos, y, de otra parte, por el creciente
poder de los telescopios, completados con la cámara fotográfica, el desciframiento de los
espectrogramas estelares pudo iniciarse, dando así nacimiento a una nueva ciencia: la
Astrofísica.
Kirchhoff identificó numerosos elementos químicos presentes en la materia del Sol; el italiano
ANGELO SECCHI (1818-1878) exploró los espectros de 400 estrellas, encontrando rayas de
hidrógeno, calcio y otros metales en la atmósfera de los astros examinados; WILLIAM
HUGGINS (1824-1910) estudió los espectros de algunas nebulosas gaseosas y se convenció de
la presencia de hidrógeno en ellas. En oposición a lo esperado por los primeros
espectroscopistas, ningún cuerpo químico desconocido en la naturaleza terrestre dibujó sus
rayas sobre las pantallas o placas de los espectroscopios. Cuando en 1869 las líneas del helio
fueron señaladas por el inglés Joseph Norman Lockyer y atribuidas a un elemento que sólo
existía en el Sol, se creía haber descubierto un elemento ajeno a la naturaleza terrestre. Sin
embargo, en 1895, se terminó por encontrarlo en minerales terrestres y en la atmósfera del
globo. La unidad material del Cosmos, la fundamental analogía química entre la Tierra, el Sol
y las estrellas más remotas de la Galaxia, fue la sublime lección, históricamente la primera,
dada al hombre en el siglo pasado por el desciframiento de las líneas espectrales.
Huggins, de quien acabamos de hablar, inscribió su nombre en la crónica de esta edad heroica
de la espectroscopia gracias a una notable hazaña: midió la velocidad radial de una estrella, la
velocidad con que el astro se acerca o aleja de nosotros. Si una fuente luminosa se acerca, el
número de las oscilaciones que el ojo recibe por segundo crece y la luz se vuelve más azul, en
tanto que si la fuente se aleja, la luz se torna más roja. Este fenómeno —el efecto Doppler—,
descubierto en 1842 por CHRISTIAN DOPPLER (1803-1853), se manifiesta por un corrimiento
de las líneas espectrales hacia la parte azul y roja del espectro, respectivamente, y permitió a
Huggins establecer la velocidad radial de Sirio. Pronto el método se aplicó a otras estrellas, y
los tesoros cognoscitivos latentes en los espectrogramas comenzaron a revelarse.
El francés PIERRE JANSSEN (1824-1907), el alemán FRIEDRICH ZOLLNER (1834-1882), el
inglés JOSEPH NORMAN LOCKYER (1836-1920) y otros exploraron los diferentes niveles de
la atmósfera solar. La superficie radiante, la fotosfera, está envuelta por la cromoesfera
gaseosa; entre ambas se encuentra una capa delgada, la capa inversora, generadora de las
rayas de Fraunhofer. La existencia de la capa inversora sólo se manifiesta por los efectos
espectroscópicos durante los eclipses totales. De la cromosfera salen las protuberancias,
identificadas por Lockyer y Janssen como enormes chorros de hidrógeno. Janssen también
examinó la envoltura exterior de la atmósfera solar, la corona, constituida por gases
extremadamente rarificados.
Eminente discípulo de Züllner, KARL VOGEL (1842-1907) aprovechó los trabajos de Secchi y
de Züllner para innovar la clasificación de las estrellas de acuerdo con sus espectros y dio a los
colores espectrales un significado evolutivo. Las estrellas, enseñó Vogel, nacen blancas o
azules de una nebulosa con alta temperatura; las rayas de hidrógeno caracterizan su juventud.
Al perder calor por radiación, amarillean; en sus espectros, como en el del Sol, las rayas
metálicas predominan. Por último, las estrellas se vuelven rojizas y sus espectros presentan
bandas oscuras, síntoma de la vejez estelar. La clasificación de Zollner, que encerraba
numerosos subgrupos, se mantuvo hasta los umbrales del siglo XIX, y fue por fin reemplazada
por la clasificación que propusieran Lockyer y Russell.
Algo más de ocho décadas nos separan de la invención del espectroscopio. En este corto
intervalo la investigación espectroscópica nos dio abundantes datos sobre la estructura físico-
química de
las estrellas, datos ni siquiera sospechados por los astrónomos anteriores a
Kirchhoff: composición, temperatura, velocidad, presión, rotación, gravedad, campos
eléctricos, y hasta la edad de las estrellas; todo esto se volvió explorable gracias al
espectroscopio.
