El color de las estrellas

Fronteras De las estrellas Artículo 5 de 10

Fuente: Hubblesite / NASA – ESA – K. Sahu (STScI)

Oh, Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me!

No, no es el título de una canción cursi, ni una frase babosa para ligar. Se trata de una regla mnemotécnica que contiene siete letras fundamentales para la astrofísica: O B A F G K M. Sirven para clasificar los distintos espectros estelares de acuerdo con el sistema de Harvard que aún sigue vigente hoy en día. Fue definido en 1901 por uno de los miembros más destacados del “harén de Pickering”: Annie Jump Cannon.

¿Y por qué usó unas letras tan aparentemente arbitrarias, os preguntaréis? No haría falta pedirla besos a nadie, si las elegidas hubiesen sido A B C D E F G, por ejemplo. Pues bien, la cuestión es que Jump Cannon no partía de cero. Su trabajo se basaba en un sistema de clasificación previa que asignaba a cada estrella una letra de la A a la Q, en función de la forma de su espectro. Este método había sido establecido por otra astrónoma de Harvard, Williamina Fleming, durante la elaboración del Catálogo Draper, y a su vez, se basaba en las categorías definidas por el pioneer Secchi, solo que subdivididas con mucho más detalle.

Annie Jump Cannon consiguió simplificar todo este sistema, redujo el número de categorías a siete y las reordenó ligeramente, haciendo así más fácil el proceso de clasificación y su propio trabajo. De hecho, entre las “computadoras de Harvard”, Cannon destacó por su rapidez, su habilidad y su precisión. Llegó a clasificar más estrellas que cualquier otra persona a lo largo de su vida, alrededor de 350.000, unas 5000 mil al mes entre 1911 y 19151. Se cuenta que podía clasificar tres estrellas en un minuto con tan solo mirar sus patrones espectrales. La tía iba a 200 por hora, literalmente (o eso aseguraba la prensa de su época2). Fue así como logró descubrir alrededor de trescientas nuevas estrellas variables, cinco novas y una estrella binaria espectroscópica (estrellas dobles cuya melliza solo se puede detectar a través del espectro).

En 1901, poco después de ser contratada por Harvard, se publicó el primer catálogo de espectros estelares en el que Cannon participó. Las siete categorías que allí definió (O B A F G K M), más otras tres que se añadieron posteriormente (L T Y) se corresponden con la temperatura superficial de las estrellas: desde las más cálidas (O) a las más frías (Y). Si bien esta relación no pudo ser demostrada hasta años después, gracias otra astrónoma de Harvard, Cecilia Helena Payne-Gaposchkin.

¿Pero cómo es posible que podamos conocer la temperatura de unos astros que se encuentran a años luz de nosotros?, ¿cómo podemos medir la calidez de unos objetos que, sencillamente, nos abrasarían si estuviesen al alcance de nuestros termómetros? Pues bien, la clave se encuentra de nuevo en el arcoíris interno de la luz. Hasta ahora habíamos explicado cómo el espectro de una estrella nos da información sobre su composición química. Pero existe, además, una relación entre el color dominante de este espectro y la temperatura.

Esta asociación puede explicarse mediante la radiación del cuerpo negro3. Un cuerpo negro es un objeto físico ideal que no refleja ninguna radiación (ningún tipo de luz ni onda electromagnética). Cuando está en equilibrio térmico, emite una radiación que depende de su temperatura. A mí me gusta imaginarlo como el ascua de un carbón negrísimo: al apagar el fuego, emite un fulgor más brillante y blanquecino. Pero con el tiempo, este se vuelve rojizo hasta que finalmente se apaga (emite radiación infrarroja, en realidad, pero esto ya no lo vemos).

Aunque se trata solo de un modelo, el concepto de cuerpo negro nos permite calcular con precisión la temperatura de las estrellas4. Como si fuesen ascuas espaciales (las brasas de una fogata cósmica imaginaria), las estrellas emiten luz de distintos colores en función de su temperatura y esto se manifiesta a través su espectro. Cada una tiene una curva de emisión característica que alcanza el máximo para cierta frecuencia. Es decir, el arcoíris interno de su luz no es homogéneo, algunos colores brillan con más intensidad y según cuáles sean estos colores, podemos deducir la temperatura de superficial de la estrella.

Este es el espectro de nuestro Sol, por ejemplo. En la gráfica aparece también una línea que representa la emisión del cuerpo negro equivalente:

Espectro de la luz solar. Fuente: Wikimedia Commons

La superficie de nuestra estrella se encuentra a unos 5800 K y, en consecuencia, su espectro alcanza el máximo en torno a los 500 nm. Se trata de una luz de color cian azulado. La atmósfera absorbe gran parte de la radiación en torno a este máximo (en la gráfica, en rojo, se puede ver la luz que llega a nivel del mar), y quizás por eso los niños acaban pintando nuestra estrella con el lápiz de color amarillo. Para la mayoría de las estrellas, de hecho, el máximo de emisión se alcanza dentro del rango de la luz visible. Por eso resulta bastante correcto hablar del “color” de las estrellas: desde el azul de las más cálidas, hasta el granate o casi negro, de las frías.

Jump Cannon, por su parte, siguió coloreando el cielo nocturno con sus siete letras durante el resto de su vida. Su figura ayudó a romper estereotipos en un tiempo en que las calculadoras de Harvard aún eran criticadas por salirse de su sitio como amas de casa. En 1911 Cannon fue nombrada conservadora del archivo de fotografías astronómicas de Harvard. En 1914, fue admitida como miembro honorario de la Royal Astronomical Society. En 1921, se convirtió en una de las primeras mujeres en recibir un doctorado honoris causa de una universidad europea y en 1925, la universidad de Oxford la galardonó con otro. Fue la primera vez que esta universidad premiaba así a una mujer dentro de una disciplina científica. Hoy, un cráter de la Luna lleva su nombre.

Referencias:

1García, Antonio. “Annie Jump Cannon.” El extraño caso de Henrietta Leavitt y Erasmus Cefeido, Instituto de Astrofísica de Andalucía, 9 July 2013.

2Woman Making Index of 100 000 Stars for a Catalogue.” The Danville Morning News, 10 de febrero de 1913. Consultado el 10 de enero de 2022.

3El concepto fue propuesto por Kirchhoff en 1860, pero inicialmente planteaba ciertos problemas, como la llamada “catástrofe ultravioleta”. En el 1900, la solución a este problema llegaría de la mano de la física cuántica gracias a Max Planck. Planck obtuvo empíricamente la expresión para la radiación del cuerpo negro en función de la longitud de onda.

4La conocida como ley de Planck describe la radiación del cuerpo negro. Gracias a ella, podemos calcular la temperatura en la superficie de una estrella en función de la longitud de onda en la que su espectro electromagnético alcanza un valor máximo.

 
Sobre la autora: Almudena M. Castro es pianista, licenciada en bellas artes, graduada en física y divulgadora científica

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