El diagrama de Hertzsprung-Russell (HR) es la infografía más famosa de la historía de la astronomía, sintetizando la evolución de las estrellas en una imagen.
Una infografía es una representación gráfica de información, de forma sintética y explicativa. Una infografía es excelente si nos cuenta una historia larga y complicada en una sola imagen y es capaz de responder a las seis preguntas cruciales: ¿quién? ,¿qué?, ¿por qué?, ¿cómo?, ¿cuándo?, ¿dónde? Desde hace ya más de una década, las revistas y la prensa utilizan con frecuencia esta técnica, que es útil, efectiva y visualmente muy atractiva.
Los astrónomos también hacemos uso de infografías. Posiblemente la infografía más famosa de la astronomía es la del “diagrama HR” en honor a Ejnar Hertzsprung y Henry Norris Russell, quienes a principios del siglo XX clasificaron, de modo independiente, los tipos de estrellas, relacionando su color (o tipo espectral) con su brillo absoluto (luminosidad). Esta clasificación representó un logro transcendental en la astronomía moderna, permitiendo conectar de modo extremadamente sencillo dos características observacionales fáciles de entender (el color de una estrella y su brillo absoluto) con su evolución.
Ejnar Hertzsprung nació en Fredericksberg (cerca de Copenhague) en 1873. Estudió en la Universidad Tecnológica de Copenhague, donde obtuvo la titulación de Ingeniería Química en 1898. Tras dos años trabajando en San Peterburgo, estudió Fotoquímica en la Universidad de Leipzig. De vuelta en Frederiksberg, Hertzsprung, sin haber recibido nunca educación formal en astronomía, empezó a realizar observaciones astronómicas en 1902, una afición heredada de su padre, astrónomo amateur. En apenas unos años, Hertzsprung hizo su primer y más importante descubrimiento en astrofísica. Notó que entre las estrellas rojas y amarillas, que son estrellas con un tipo espectral similar, había grandes diferencias en su magnitud (brillo) absoluta. Hertzsprung publicó estos resultados en dos artículos titulados “Sobre la radiación de las estrellas” en 1905 y 1907, en una revista especializada de fotografía prácticamente desconocida. Obviamente, estos trabajos apenas tuvieron impacto y prácticamente ningún astrónomo profesional de la época se enteró de los resultados de Hertzsprung quien, posiblemente por la ausencia de educación en astronomía no fue completamente consciente de la importancia de su descubrimiento. Es más, Hertzsprung había hecho en 1906 una gráfica de longitud de onda frente a magnitud para ilustrar su trabajo aplicado a las Pléyades, pero desgraciadamente nunca lo publicó. Hubo que esperar hasta 1913, cuando el astrónomo estadounidense Henry Norris Russell obtuvo, de modo independiente, resultados similares a los de Hertzpsrung y los ilustró gráficamente en lo que ahora conocemos como diagrama HR (Hertzsprung-Russell), o diagrama color-magnitud (Fig. 1).
El diagrama HR puede mostrarse de varias maneras, por ejemplo luminosidad frente a temperatura o, equivalentemente, magnitud absoluta frente a color o tipo espectral de la estrella, que es el modo usado en la Figura 1. En todos los casos, el diagrama muestra el mismo aspecto genérico: las estrellas más brillantes (=más luminosas) ocupan la parte superior del diagrama y las menos brillantes la parte inferior, mientras que las estrellas con mayor temperatura superficial están a la izquierda del diagrama y las de menor temperatura en la parte derecha. El Sol, en el diagrama, muestra una conveniente posición central.
Lo más espectacular del diagrama HR es su utilidad como herramienta para el estudio de la evolución estelar. Esto podemos verlo en la Fig. 1, donde las flechas azules indican la traza evolutiva del Sol, es decir, la historia pasada, presente y futura del Sol, y que nos permite visualmente saber la temperatura, característica espectral, luminosidad y tamaño del Sol (o cualquier otra estrella) en cada momento de su vida.
Fig. 1: Diagrama color-magnitud, también conocido como diagrama HR en honor de Hertzsprung y Russell. El diagrama permite obtener de modo inmediato las características básicas de una estrella, así como de su evolución. La secuencia principal, que es donde las estrellas pasan la mayor parte de su vida, es la zona de color gris. En esta secuencia, las estrellas más masivas, calientes y luminosas están en la parte superior, con las menos masivas y luminosas, y más frías, en la parte superior. Las flechas de color azul indican el camino evolutivo (traza) del Sol, desde su fase pre-estelar hasta su muerte. (Imagen cortesía del autor).
Volviendo a Hertzsprung, la enorme experiencia observacional que había acumulado durante la primera década del siglo XX le permitió hacer carrera en la astronomía. En 1909 obtuvo un puesto en el Observatorio de Göttingen, bajo la supervisión de Karl Schwarzschild. Pronto ambos se mudaron al Observatorio de Potsdam. Entre 1914 y 1919, Hertzsprung empezó a aplicar la fotografía a la medición de estrellas dobles, obteniendo así resultados muy superiores a las mediciones visuales, habituales hasta entonces. En 1913, cuando Russell publicó el famoso artículo con el diagrama color-magnitud, Hertzsprung utilizó la relación periodo-luminosidad para las Cefeidas (que recientemente había descubierto Henrietta Levitt, ver No. XXX de Astronomía) para determinar la distancia a la Pequeña Nube de Magallanes. Aunque la distancia que obtuvo se demostró más tarde ser errónea, Hertzsprung había establecido con este trabajo un método importantísimo para determinar distancias extragalácticas. Años más tarde, Hertzsprung se mudó a Leiden. Desde 1920 fue profesor en la universidad y, en 1935, sucedió a de Sitter como director del Observatorio de Leiden, donde estuvo trabajando hasta mediados de los años 40. Cuando se retiró, regresó a Dinamarca, donde continuó su actividad astronómica trabajando con mediciones de estrellas dobles usando placas fotográficas hasta la edad de 90 años. El 21 de octubre de 1967, a los 94 años, Hertzsprung falleció en Roskilde, cerca de su población natal. Hertzsprung recibió en 1929 la medalla de oro de la Real Sociedad Astronómica de Reino Unido, y la medalla Bruce en 1937 por sus sobresalientes contribuciones en Astronomía, y un cráter de la luna y un asteroide se llaman Hertzsprung en su honor.
Se puede decir, sin exageración alguna, que Hertzsprung fue uno de los grandes astrónomos observacionales de la primera mitad del siglo XX, comparable a Tycho Brahe o Bessel. De hecho, Hertzsprung era muy consciente de la importancia fundamental de obtener observaciones lo más exactas posibles. Citando al propio Hertzprung: “No sabemos qué observaciones actuales serán más útiles para el astrónomo del futuro, pero podemos estar seguros de que querrá que sean lo más exactas posibles.” Tenía más razón que un santo. Si no, fíjense en la colaboración LIGO y el descubrimiento de emisión de las ondas gravitatorias. La mejora en la precisión y exactitud de las medidas han permitido saltos cuantitativos (¡y cualitativos!) en el conocimiento que, de otro modo, habrían resultado imposibles.
Miguel Á. Pérez Torres (IAA-CSIC, Granada)
Publicado en la revista Astronomía (número de mayo de 2016)
Para saber más:
(1) E. Hertzsprung, Effective wavelengths of 184 stars in the cluster NGC 1647, ApJ, vol. 42, p. 92 (1915).
(2) H.N. Russell, Relations Between the Spectra and Other Characteristics of the Stars, Popular Astronomy, vol. 22, p. 275 (1914). (Nota: los trabajos fundamentales de Russell aparecieron en dos publicaciones del mismo año, en Nature. Desgraciadamente, a pesar de que ha pasado más de un siglo, la editorial propietaria de Nature, McMillan, no permite el acceso a esta información si no es mediante el pago individual, y nada barato, por artículo. Por eso doy esta referencia, accesible gratuitamente por internet. ).
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