DIVULGACIÓN: La familia Clark y las enanas blancas

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Los caminos inescrutables
por Marcelo Dos Santos (especial para Axxón)
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I - Los orfebres de los cielos

Había una vez un señor que se llamaba Alvan Clark. Este señor vivía en la ciudad de Cambridge, Massachussets, y se dedicaba a un oficio hermoso y singular: el de facilitar a otros aplicar la mirada a la belleza del cielo nocturno, descubrir sus misterios y navegar, entre la ciencia y la imaginación, por los más remotos confines del universo.

Porque el señor Alvan Clark era pulidor de lentes y espejos y constructor de telescopios, y su arte y su dedicación eran tales que nos ha legado instrumentos que, más allá de su perfección técnica y científica, muy bien podrían calificarse de joyas de precisión y estética.

El señor Alvan Clark había nacido en Ashfield, Massachussets, en 1804. Era el quinto de diez hermanos, y su árbol genealógico era antiguo y noble. Su padre era descendiente de uno de los pioneros puritanos del Mayflower, los primeros ingleses en pisar suelo norteamericano con intenciones de colonizarlo. Su antepasado se llamaba Thomas Clark, y estuvo siempre en la historia estadounidense. Su descendiente Alvan, como veremos, también ha inscripto su nombre en ella.


Alvan Clark padre

El señor Alvan Clark no nació óptico, sino que pasó por varios oficios a lo largo de su vida: fue constructor de carruajes al principio. Un buen día, durante un viaje a Hartford, vio por primera vez algunos grabados y pinturas y de inmediato se sintió seducido por ese mundo de imágenes y fantasía que se abría ante él. El espíritu artístico del joven quedó conmovido, y decidió convertirse él mismo en dibujante y grabador. Renunció a su empleo en el taller de coches, y comenzó a estudiar Bellas Artes.

Su enorme talento le ofreció, de tal forma, un nuevo medio de vida que el joven Clark aprendió a aprovechar: pronto estaba viajando por todo el valle del río Connecticut pintando y vendiendo pequeños retratos. Muchos de los modelos y compradores de estos retratos se convirtieron más tarde en compradores o usuarios de sus soberbios telescopios.

Fue en esta época de arte embriagador que el joven Clark conoció a Maria Pease, de la que quedó prendado. Su amor fue correspondido, afortunadamente, y se casaron en 1826. Tanta suerte tuvo el amor de Alvan y Maria, que ambos vivieron, tan enamorados como el primer día, para celebrar el sexagésimo aniversario de su matrimonio. Y tan importante fue Alvan Clark para la ciencia, que el evento fue recogido por la prestigiosa revista Science en su volumen 7 de 1886.

En 1836, a los 32 años de edad, Alvan Clark dejó para siempre su oficio de grabador y se dedicó por entero a vivir de sus pinturas al óleo. Estableció un atelier y en él trabajó hasta el año 1860.

El señor Alvan Clark y su esposa Maria tuvieron dos hijos, a los que bautizaron George Bassett y Alvan Graham, y, como se desprende de mi relato, vivieron felices durante muchísimos años, juntos y en la armonía del amor y del trabajo.


La historia de la familia Clark se parece, al menos en un aspecto, a la del astrónomo observacional Tycho Brahe, que ya hemos recogido en otra ocasión. El célebre danés se dedicó a la astronomía a causa de la profunda impresión que le causó observar a la supernova de 1572 (SN1572): pues bien, la llegada de los Clark a la ciencia aplicada se produjo a raíz de que el mayor de los hijos del matrimonio, George, se sintió enormemente sorprendido por el tránsito del Gran Cometa de Marzo (C/1843D1), que fue visible a simple vista por muchísimas personas, inclusive de día, durante el mes de febrero de 1843. El interés por la astronomía creció en gran medida entre las clases populares norteamericanas como consecuencia del extraordinario evento, tan espectacular que incluso permitía observar el cometa a ojo desnudo, cuyo aspecto fue descripto por el astrónomo Encke como "un disco planetario inmenso".


Óleo del astrónomo y pintor Piazzi que muestra al Gran Cometa de Marzo

Al año siguiente, el joven George Clark decidió seguir el ejemplo de Isaac Newton: tomó una campana de bronce rota —de las que se usaban para llamar a la familia a la hora del almuerzo—, la fundió y construyó con ella el primer telescopio reflector de la familia. El señor Clark observó orgulloso los correctos resultados de esta primera experiencia constructiva de su hijo y no pudo evitar comenzar a ayudarlo y a indicarle, basándose en su gran experiencia como mecánico de diligencias, ciertas mejoras y desarrollos que podían lograrse con el pequeño instrumento óptico. Como es de imaginar, pronto quedó él mismo enamorado de la óptica astronómica y ya nunca se separó de ella.

De manera que George Bassett Clark fue el primer constructor de telescopios de la familia, y ese primitivo instrumento, diseñado por un niño, fue el núcleo de lo que llegaría a ser una gran empresa familiar, productora de equipamiento de excelencia, y protagonista exclusiva de una increíble historia de descubrimiento.


La familia Clark en pleno: de izq. a der., Alvan Graham, Alvan padre y George Bassett

Alvan propuso a sus hijos, visto el éxito de su primer intento, comenzar a construir poco a poco más, mayores y mejores telescopios. Al poco tiempo los dos jóvenes, George y Alvan Graham, estaban profundamente sumergidos en la cuestión comercial de la compañía, mientras que Alvan padre se dedicaba al diseño y construcción de los instrumentos. Los asuntos comerciales y el trato con clientes y proveedores no eran las únicas tareas de los dos muchachos: mientras que George se involucraba cada vez más en las cuestiones mecánicas de los telescopios, su hermano —de muy buen ojo— configuraba y pulía lentes y espejos junto a su padre y era, además, el encargado de controlar la calidad de las piezas ópticas. Llegó a desarrollar una destreza tal en este aspecto que la historiadora de la astronomía Deborah Jean Warner escribe de él en su libro Alvan Clark y sus hijos, artistas de la óptica: "Clark (Alvan Graham) tenía un enorme talento para los cristales ópticos. Probaba cada lente y espejo en su taller. Los centraba en una estrella y luego la sacaba de foco bruscamente para buscar posibles defectos en el cristal. Entonces, se ponía un poco de lápiz de óptica en el pulgar, lo pasaba por el cristal y realmente sentía dónde estaba la falla, el pequeño golpe en la superficie, y posteriormente lo pulía de nuevo hasta eliminarlo". El mismísimo Isaac Asimov comenta, en su historia de la familia Clark: "Afortunadamente, la historia de la astronomía está llena de tipos como Alvan Graham Clark: tipos que preferían pulir lentes a comer".


Alvan Graham Clark (Alvan hijo) junto al telescopio de 980 mm

Los historiadores más serios están de acuerdo en que el talento y el buen hacer de la familia Clark permitieron el gran desarrollo de la astronomía en la segunda mitad del siglo XIX. De no haber sido por ellos, que crearon el equipamiento y el instrumental más avanzado del mundo, la expansión de la ciencia óptica no hubiese sido lo que fue, y la ciencia actual no sería en modo alguno lo que es.

Todos los observatorios construidos en Estados Unidos durante ese período (y muchos del extranjero) tenían como instrumento principal un telescopio refractor de montura ecuatorial construido por Alvan, George y Alvan Graham Clark. A menudo el aparato auxiliar era también un Clark.

Cinco veces los Clark batieron el récord de fabricar el telescopio refractor más grande; las cinco veces se vencieron a sí mismos. La última de esas cinco marcas persiste hasta el día de hoy: nadie ha conseguido construir un telescopio refractor funcional más grande que el Clark de 980 mm que se encuentra aún en uso en el Observatorio Yerkes de la Universidad de Chicago.


II - Luz en el cielo, sangre en la tierra

El pueblo norteamericano eligió a Abraham Lincoln como presidente de los Estados Unidos en base a su promesa electoral de que "la Nación no puede permanecer mitad libre, mitad esclava". Había obtenido el 40% de los votos populares y 180 de los 303 votos posibles en el Colegio Electoral.

Apenas un mes después, los estados esclavistas del sur mostraron su descontento con la política abolicionista del cuáquero norteño, y no encontraron mejor solución a su problema que comenzar a separarse de la Unión. El 20 de diciembre de 1860 entró en secesión el estado de Carolina del Sur. En menos de dos meses se habían unido a él Mississippi, Florida, Alabama, Georgia, Louisiana y Texas.

Esos siete estados sureños fundaron, el 9 de febrero de 1861, los Estados Confederados de América, legalizando de este modo su total separación del país que los había albergado hasta el momento, y poco después se asociaron a la Confederación los estados de Virginia, Arkansas, Teennesee y Carolina del Norte. De este modo, quedaban configurados un país de 11 estados esclavistas presidido por el militar Jefferson Davis y otro formado por los demás estados —donde los negros eran libres— comandado por el presidente Lincoln. La tensión crecía a niveles intolerables.

El 12 de abril de 1861 a las 4:30 de la mañana, tropas confederadas al mando del general Pierre Beauregard abrieron fuego con 50 cañones contra fuerzas federales del Fuerte Sumter de Charleston, Carolina del Sur. La Guerra de Secesión norteamericana acababa de comenzar.


La guerra siempre es repugnante, al menos para las personas bien nacidas. Sin embargo, muchas de las guerras pasadas revisten interés histórico, político, económico o militar.

La Guerra de Secesión norteamericana es una de ellas, aunque su cariz —único en la historia de la Humanidad— es tan rastrero que prácticamente desafía todo intento por describirla. Se trató de la única guerra cuyo objetivo fue definir la naturaleza humana —o inhumana— de un grupo completo de personas: los negros de los estados del sur norteamericano. Créase o no, el propósito de este sangriento conflicto armado fue el antedicho: un bando opinaba que los afroamericanos eran personas; el otro no. Tan simple como eso.

Acaso esa es la causa de que la Guerra de Secesión se haya convertido en uno de los tópicos más esquivos y esquivados por los historiadores, escritores, guionistas y dramaturgos estadounidenses: si uno se fija bien, por cada libro o película sobre la Guerra de Secesión hay cien acerca de la Segunda Guerra Mundial o Vietnam. Es que el asunto de aquella vieja guerra es tan vergonzoso, que ni ellos quieren recordarla e incluso tratan de evitar que nosotros mismos lo hagamos.

Para colmo, la Guerra de Secesión se llama así en el extranjero; en los Estados Unidos se la conoce llanamente como "Guerra Civil", ocultando así pudorosamente el notable hecho de que once estados se separaron del país durante años, y que fueron necesarios una larga y cruentísima guerra y algo más de un millón de muertos (aunque, por supuesto, los estadounidenses no reconocen más que 600.000 cadáveres) para hacer volver al redil a los rebeldes.

Como sea, la Guerra de Secesión configura uno de los baldones más vergonzantes de la historia humana, y, por supuesto, junto con Hiroshima, Vietnam, Irak y las dictaduras latinoamericanas, una mancha más en el largo historial de la violencia padecida, producida o facilitada por el Gran País del Norte.


El amable lector se preguntará: ¿qué diantres tiene que ver la sórdida guerra norteamericana con la pericia óptica de la familia Clark? Rogaremos tolere nuestro abuso de su paciencia: la historia continúa y, esperamos, satisfará acabadamente su curiosidad en un momento.


III - Va de vuelta

Poco antes del estallido de las hostilidades, los Clark recibieron un pedido de la Universidad de Mississippi. Su rector, Frederick Barnard, había decidido construir un observatorio en ese estado austral, convirtiéndolo de paso en el primer observatorio permanente del hemisferio occidental. Como es lógico, Barnard (luego presidente de la Universidad de Columbia y fundador del Barnard College) sólo quería lo mejor para su futuro observatorio. Esta sola condición, como hemos visto, lo dejaba con un único proveedor en su lista, y a ellos se dirigió.

Les encargó un enorme telescopio refractor de 435 mm, que debía ser montado en un impresionante tubo de 6,70 m de largo. Además, tanto Barnard como los Clark batirían un record mundial, ya que nunca se había intentado construir una lente de ese tamaño.

El telescopio Clark de 435 mm

Clark y sus hijos en efecto construyeron la ímproba lente y su tubo, preparados para ser montados sobre una base de acero sólido de 5 toneladas. Al desarmarlos y embalarlos para ser remitidos a su destinatario, llegó a Cambridge la demoledora noticia: Mississippi se había separado de los Estados Unidos, la Guerra de Secesión había comenzado y la universidad regida por Barnard quedaba ahora en pleno territorio enemigo. Los Clark, a pesar de todo, intentaron entregar el pedido, pero las tropas estacionadas en la línea divisoria entre Norte y Sur impidieron el paso de la mercadería, de modo que la lente (tallada y pulida por Alvan padre) y el tubo y la montura ecuatorial (ambos diseñados y construidos por Alvan junior), debieron regresar al laboratorio de Cambridge.

¿Qué hacer ahora? Los Clark tenían un problema: un lente enorme, carísimo y de extraordinaria calidad óptica, cuyo comprador era un enemigo. Por lo tanto, poseían un excelente producto y nadie a quien vendérselo.

Alvan Clark se sentía sumamente orgulloso del gran lente biconvexo de casi 45 cm de diámetro que había tallado y pulido: él mismo lo había probado y se había convencido de la notable calidad de la pieza. Sin embargo, como hemos dicho, el control final de calidad de los cristales estaba y siempre había estado en manos de su hijo menor.

Regresado el instrumento al taller de la familia luego de su frustrado envío, Alvan Graham puso manos a la obra. En la noche del 31 de enero de 1862, Alvan Graham Clark abrió la cúpula de su observatorio de prueba, asestó el imponente instrumento a la estrella más brillante del cielo, y aplicó su ojo al ocular.


IV - La compañera oscura

Podemos imaginar la escena: Alvan Graham inclinado sobre el ocular, mirando una estrella. Alvan padre en su taller, puliendo despreocupadamente un nuevo lente o un espejo.


La incómoda posición del astrónomo en un telescopio reflector Clark: diagrama de Alvan Graham

Alvan Clark: "Hijo, tienes ante tu ojo el mejor cristal óptico que ha salido de mis manos".

Alvan Graham Clark: "Sí, papá".

Alvan Clark: "Ya lo has probado una vez antes de enviarlo a Mississippi, y ya has visto el resultado de la excelencia de mis manos".

Alvan Graham Clark: "Sí, papá".

Alvan Clark: "Sólo tienes que mirar algunas estrellas para verificar que no se haya dañado durante el viaje".

Alvan Graham Clark: "Sí, papá".

Alvan Clark: "Asesta mi perfecto instrumento al meridiano, hijo mío. Es casi medianoche, ángel de mi alma, carne de mi carne, y Alfa Canis Majoris estará allí".

Alvan Graham: (risitas ahogadas).

Alvan Clark (algo amoscado): "¿De qué te ríes, hijo?".

Alvan Graham (risueño): "Tu perfecto instrumento tiene una aberración, padre".

Alvan Clark: "¡AAAAAAAAAAAAAAAARRRRGH!".

Podemos también imaginar al señor Alvan Clark apartando de un empellón a su hijo del puesto de observación y mirando por sí mismo. ¿Adivinan el resto? En efecto: al mirar a Alfa Canis Majoris —Sirio para los amigos—, junto a la brillante estrella se advertía un pequeño pero inequívoco reflejo, una mínima aberración.

Fácil es comprender la desesperación de padre e hijo... Pero ambos eran expertos, y la cuestión no quedó allí. Asestaron de inmediato el telescopio a otras estrellas y ¡oh sorpresa!... La aberración no aparecía. Sólo Sirio tenía un pequeño reflejo a su lado.

¿Cómo podía ser posible semejante cosa?


Sirio se ubica precisamente en el ojo del Can Mayor, y por ello ha sido conocida desde la noche de los tiempos bajo el nombre de "Estrella del Perro" y "Canaria" (por los romanos). El Can Mayor es el más grande de los perros que acompañan a Orión, el cazador mitológico, del cual nuestra conocidas Tres Marías forman el cinturón.


El Can Mayor según el célebre atlas celeste de Jan Hevelius

Desde siempre Sirio ha sido asociada con el perro más grande: su nombre acadio era Mul-lik-ud ("La Estrella del Perro Solar" ). Los habitantes de la Primera Babilonia la llamaban Kakkab-lik-ku ("Estrella del Perro" ); en Asiria se la bautizó Kal-bu-sa Mas ("Perro Solar" ) y los caldeos de Nabucodonosor la mentaban Kak-Sisha ("El Perro Líder" ). Cuando los fenicios se referían a ella, la llamaban Hannabeah, que quiere decir textualmente "El Ladrador".


El Can Mayor y Sirio (su estrella más brillante)

Alfa Canis Majoris es la estrella más brillante del cielo: su magnitud aparente es de -1,46, verdaderamente alta, y su magnitud real de +1,4.

Sirio es 26 veces más luminosa que el Sol con sólo 2,31 masas solares y un radio apenas 1,7 veces superior al de nuestra estrella madre. Se encuentra a 2,63 parsecs de nosotros (algo más de 8,6 años luz) lo que la convierte, además, en una de las estrellas más cercanas a la Tierra (la octava en realidad, después del Sol, Proxima Centauri, Alfa Centauri A, Alfa Centauri B, la estrella de Barnard, Wolf 359 y Lalande 11285).

Las estrellas se clasifican por su tipo espectral, y el de Sirio es el A, lo cual significa que presenta una fuerte línea del hidrógeno. Como toda estrella del tipo A, Sirio es de color blanco con reflejos azulados, mientras que su imagen espectrográfica se ve dominada por una multitud de líneas de emisión y absorción del hidrógeno denominada "Serie de Balmer". En el costado más frío del espectro pueden verse líneas correspondientes a elementos pesados como el hierro. La temperatura superficial de Sirio oscila cerca de los 8000 °K y, siendo de tipo A, es pariente cercana de otras estrellas brillantes como Vega y Altair. Forma parte de lo que se conoce como "Serie General" (estrellas de tamaño y características bastante normales), pero el tipo A incluye también a algunas supergigantes como Deneb, mucho más grandes —obviamente— y asimismo mucho más calientes.


Sirio tenía, en su haber, varios galardones anteriores: ya Sir Edmond Halley (amigo de Newton y descubridor de la periodicidad de los cometas, que estudió en el que hoy lleva su nombre) había hecho un descubrimiento asombroso: que los registros de los astrónomos antiguos mostraban a Sirio en una posición que no se corresponde con la real. Una de dos: o los astrónomos a ojo desnudo se habían equivocado (todos en la misma medida y en todas partes del mundo) o Sirio en realidad se había movido. Pero esto no podía ser: las estrellas fijas eran nada más ni nada menos que eso, fijas.


Sirio y su posición en el Can Mayor

Decidió constatar el extraño desfasaje con sus propias observaciones detalladas. Ni los astrónomos anteriores estaban equivocados ni tampoco estaban locos: ¡Sirio en verdad se movía! Halley pudo observar un movimiento de más o menos un grado cada 2700 años, lo que implicaba que la estrella debía haberse desplazado más de un diámetro lunar desde los tiempos de los papiros que él había examinado.


Bessel observó que Sirio no se comportaba como debiera (línea blanca). Seguía un camino ondulante (línea celeste) que sólo sería posible de existir una estrella desconocida (línea amarilla) que la afectase con su gravedad. La imagen ilustra el trayecto de ambas en el siglo XX

Tiempo antes del episodio de los Clark, entre 1834 y 1844, el astrónomo alemán Friedrich Wilhelm Bessel (el mismo que creyó en los cálculos de Le Verrier para buscar al esquivo Neptuno pero se enfermó en la noche crítica), mirando el movimiento de Sirio, observó algunas irregularidades: la estrella se desplazaba haciendo eses en lugar de seguir un línea recta como debía. Este fenómeno, que también observó respecto de Proción, lo hizo concebir una idea totalmente nueva en la astronomía de su tiempo: Sirio debía tener una compañera oscura, una estrella débil y poco visible que afectaba, con su gravedad, al comportamiento de su pareja. Similar razonamiento había sido aplicado por Le Verrier para calcular la distorsión de la órbita de Urano y así predecir la existencia y posición de Neptuno con lápiz y papel.

De vuelta en 1862, tenemos aquí a Alvan y Alvan Graham Clark, que acababan de convencerse de que efectivamente el cristal del telescopio no presentaba defectos en su superficie. Ambos eran astrónomos capaces y probados, y por supuesto conocían el trabajo de Bessel respecto de Sirio.

Pensarlo bien y sumar dos más dos fue cosa de un momento: Alvan Graham Clark acababa de descubrir a la compañera oscura de Sirio. No sólo la lente de su padre no tenía falla alguna, sino que era el más perfecto vidrio óptico de su tiempo, el primero capaz de visualizar la débil y apagada luminosidad de la anónima estrella.


V - Enana pero bien blanca

Los Clark no tuvieron, en su momento, la menor idea de la naturaleza de la pequeña compañera de Sirio. Una vez publicado el descubrimiento, el humor popular la bautizó inmediatamente: Si Sirio era "la estrella del Perro", el nombre de la enana oscura pasó a ser, por supuesto, "el Cachorro" . Los astrónomos, con menos gracia pero mayor claridad, las llamaron Sirio A (a la brillante) y Sirio B (a la recién llegada a los catálogos).

Los Clark habían hecho el siguiente razonamiento cuando Alvan Graham descubrió a la compañera oscura: si Sirio se movía tambaleándose, era porque la pequeña estrella acompañante afectaba a su desplazamiento. Calcularon que Sirio B debía tener una masa similar a la del Sol. Los cálculos de Bessel coincidían con eso. Pero las estrellas de una masa solar son bastante brillantes. Entonces ¿por qué Sirio B era tan oscura? Debía ser una estrella enorme y poco densa, pensaron. Debía tener su masa repartida en un enorme espacio, ser fría y laxamente ligada por la gravedad. Como se ve, creyeron erróneamente que Sirio B era lo que hoy conocemos como una gigante roja, a pesar de que su brillo era blanco.

Ni padre ni hijo llegaron jamás a conocer la verdad, porque uno murió en 1887 y el otro diez años después. Recién en 1915, el astrónomo Walter Sidney Adams pudo aislar la luz de Sirio B y analizar su espectro.


Increíble foto de Sirio tomada con luz visible por el observatorio Chandra. El pequeño punto de luz, apenas abajo y a la derecha de la estrella es Sirio B

Conocedor de los trabajos de Halley, Bessel y los Clark, no pudo creer lo que su espectrógrafo le decía: ¡Sirio no era ni roja ni enorme ni fría! Su temperatura superficial era de 8000 °K, muy superior a la del Sol. Tenía que ser una estrella muy luminosa, pero para tener esa masa y esa temperatura, debía contener toda su masa comprimida en un espacio muy pequeño. De ningún modo se trataba de una gigante roja. Era una estrella enana. Una enana blanca.

Alvan Graham Clark, por tanto, había logrado su lugar en la historia por cuatro hechos impares: no sólo fue miembro del equipo que mejores y mayores telescopios refractores construyó en la historia, sino que descubrió de un plumazo, en esos aciagos días de la Guerra de Secesión, a la compañera oscura de Sirio, a las enanas blancas, y a los sistemas estelares binarios. Hoy sabemos que los sistemas de estrellas múltiples son lo más común en el universo: más del 10% de las estrellas que vemos a simple vista son binarias o múltiples, y hay muy buenas razones para sospechar que más del 50% de las estrellas totales en el universo son sistemas de este tipo.


VI - La verdad verdadera

La realidad es que las estrellas, como los organismos vivientes y el universo todo, están sujetas a un proceso de evolución regido por sus propias leyes y condiciones. Al contrario de lo que pensaban los antiguos, los astros no son estables para siempre, sino que nacen, evolucionan y finalmente mueren.

Estre proceso se conoce como evolución estelar y puede dividirse, a grandes rasgos, en dos categorías: estrellas que fenecen en forma quieta y tranquila o estrellas que sufren eventos catastróficos.

La diferencia entre una muerte digna —en la cama— o un suicidio a lo terrorista fundamentalista estriba, en el caso de las estrellas, exclusivamente en su masa inicial.

Una estrella muy masiva (digamos, de una masa superior a 10 veces la del Sol), tendrá una muerte más que interesante: comenzará a expandirse hasta que las capas exteriores, retenidas por el furibundo tirón de su gravedad, colapsen súbitamente sobre el núcleo denso de la estrella. Al llegar allí, se producirá una catastrófica explosión que enviará toda la envoltura externa de la estrella volando hacia el espacio, dejando expuesto un núcleo de neutrones libres fuertemente pegados, lo que conocemos como estrella de neutrones. Si este núcleo comienza a rotar rápidamente, tendremos un púlsar y, si la estrella es lo suficientemente enorme, la resultante será un agujero negro.

Sin embargo, esto no ocurre con las estrellas de tamaño "normal", como es el caso de nuestro Sol o la estrella que dio origen a Sirio-B.


Diagrama de Hertzprung-Russell mostrando la Serie General y el Sol en el medio. Sirio B se encuentra abajo a la izquierda, entre las enanas blancas

Las estrellas operan como reactores de fusión que comprimen el hidrógeno y lo funden para obtener helio. Esta reacción es el origen de su calor y de su luz. Sin embargo, el hidrógeno de la estrella no es eterno: llegará un momento en que comenzará a acabársele, especialmente en el núcleo. Cuando esto ocurre, si su masa no es excesiva, comenzará la fusión en las capas exteriores. La estrella, entonces, crecerá de tamaño, enfriándose y oscureciéndose al mismo tiempo. Se convertirá, en pocas palabras, en lo que llamamos una gigante roja. Es lo que le ocurrirá al Sol en aproximadamente 4.500 millones de años.


Imagen del Observatorio Chandra en rayos X de Sirio y su compañera (arriba a su derecha), que incluye una escala para apreciar sus tamaños

Por supuesto que la existencia de hidrógeno en las capas superficiales tampoco es inagotable. Al terminarse, una estrella muy masiva encendería la fusión del carbono. Pero una estrella de tipo solar no podrá hacerlo; las capas externas, progresivamente más y más libres de la gravitación del nucleo —que cada vez es menos denso— se irán desprendiendo y alejándose, formando lo que se conoce como nebulosa planetaria. Los electrones del núcleo degeneran entonces, impidiendo cualquier reacción de fusión subsiguiente. La estrella se contrae por último, y empezará a enfriarse paulatinamente, pasando de enana blanca, a través de toda una serie de colores, hasta transformarse en una enana negra y terminar de este modo, tranquilo y silencioso, su carrera fructífera de luminaria del cielo. Alvan Graham Clark observó, sin saberlo, una enana blanca de este tipo.


VII - La estrella mentirosa


Descripción de Sirio por astrónomos chinos del siglo I a.C. En ella se dice claramente (si usted sabe chino, claro) que Sirio era roja

El tránsito de Sirio B de gigante roja a enana blanca tuvo que producirse hace al menos 10.000 años —aunque seguramente muchos más, 20 ó 30.000—.

Sin embargo, un nuevo misterio vendría a sumarse a esta ya de por sí interesante historia. Según todos los testimonios, Sirio era, hace unos 2.000 años, una estrella roja. No estamos hablando de Sirio A, ya que eso es totalmente imposible. Si algo brillaba con el color de la sangre, tuvo que haber sido Sirio B. Pero eso es igualmente imposible, porque el pasaje de gigante roja a enana blanca no se produce, como hemos dicho, en unos pocos miles de años sino en decenas de miles.

¿Podían estar equivocados los astrónomos chinos, árabes e hindúes, que juran y perjuran en sus escritos que Sirio era una de las tres estrellas rojas más notables, junto con Marte y Arturo?

Es improbable, salvo que todos los antiguos fuesen daltónicos. Tanto los documentos babilónicos como los griegos y romanos describen a Sirio como roja. El mismo Séneca —en el siglo I d.C— y también Ptolomeo —en el II— dicen claramente que Sirio era roja. Incluso en el siglo VI, un sacerdote llamado Gregorio de Tours, en su manual para que los monjes pudieran rezar por la noche, llama a Sirio "Rubella", que quiere decir "roja".

¿Dónde está el error? ¿Cómo es posible que fuentes tan dispares y confiables hayan visto algo, en fechas tan cercanas como hace 1.500 años, que la ciencia nos dice que es físicamente imposible?

No es imposible. Aunque las leyes naturales prohiben que Sirio B haya sido una gigante roja en el pasado histórico, no prohiben que haya tomado la apariencia de una sin serlo. Una enana blanca ha, como queda dicho, consumido el hidrógeno de su interior. Su núcleo, entonces, está compuesto de carbono y oxígeno, rodeados, a su vez, de una breve capa de helio y una finísima atmósfera de hidrógeno.

Es posible que una pequeña cantidad de hidrógeno haya permeado las capas siguientes hasta presentarse en el interior del núcleo. Ocurrido esto, el carbono y el oxígeno hubieran actuado como catalizadores de una nueva reacción de fusión, en la cual se generaría nuevo helio a partir del hidrógeno.

Si comenzó esta nueva reacción de segunda generación, fue súbita y violenta, lo que produjo un repentino pulso de calor que elevó la temperatura de Sirio B de golpe. Al subir este calor desde el núcleo hasta la superficie, Sirio B tuvo que ver expandida su capa externa de hidrógeno hasta alcanzar muchos miles de veces su tamaño de enana blanca normal. El hidrógeno superficial debe haberse enfriado y brillado con un tono rojo, en consecuencia. Lo que vieron Séneca y los chinos, por lo tanto, fue una enana blanca envuelta en una nube de gas que se comportaba igual que una gigante rojas sin serlo.

Los cálculos más recientes indican que esta situación puede haber durado entre 250 y 500 años, lo que explicaría las observaciones desde el siglo I hasta el VI. Luego de eso, la atmósfera de Sirio B comenzó a colapsar de nuevo, su color rojo se emblanqueció, y de nuevo quedó eclipsada hasta el día de hoy por su compañera, la estrella más brillante del cielo.


VIII - ¿No hay dos sin tres?

Para completar el panorama, los franceses Daniel Benest y J.L Duvet publicaron en la revista Astronomy and Astrophysics un artículo titulado ¿Es Sirio una estrella triple? Una vez más, ciertas irregularidades en el movimiento del Perro y el Cachorro los han hecho deducir que ambas se están viendo afectadas por el tirón gravitatorio de un tercer componente del sistema, aún desconocido. En sus cálculos de 1995, los dos astrónomos exponen que el tercer astro tiene que tener una masa de apenas un 5% de la de Sirio B, por lo que han deducido que debe tratarse de una enana marrón, objeto de tamaño subestelar que no presenta ningún mecanismo de fusión nuclear en su interior. Son de características casi completamente planetarias, tal vez como nuestros propios gigantes gaseosos exteriores, y sólo tienen como característica notable fuertes corrientes de convección internas. Las enanas marrones no emiten luz, por lo que son casi invisibles, excepto porque liberan cierta cantidad de radiación infrarroja. Como se comprende, una enana marrón es uno de los objetos más difíciles de descubrir en el universo. El hipotético Sirio C podría, en rigor, ser incluso un planeta a secas, una especie de Júpiter extrasolar.


Vista hipótetica, desde el supuesto componente planetario, del sistema de Sirio

De nuevo, estos científicos contemporáneos no fueron los primeros en observar la anomalía orbital de Sirio A y Sirio B. Las irregularidades del movimiento de ambas estrellas han venido siendo descriptas al menos desde 1894.


IX - Grand finale

Llegamos así al fin de esta interesante historia, que mezcla la sangre y la muerte de la Guerra de Secesión con un increíble descubrimiento del siglo XIX y los nuevos conocimientos sobre astrofísica y astrogénesis.

Y nos queda aún una pregunta por responder: ¿qué fue de aquel lente maravilloso para el que los Clark no encontraban comprador y con el cual el hijo descubrió a Sirio B?

En diciembre de 1862, casi exactamente un año después del descubrimiento de Alvan Graham, la Universidad de Chicago decidió fundar un observatorio astronómico, de modo que comisionaron a un señor de apellido Hoyne para que se desplazara a Nueva York a efectos de comprar un telescopio que había sido construido por la firma Fitz. Se le asignó para ello un presupuesto de 8.000 dólares unionistas (no se debe olvidar que también circulaban en el país en división los dólares confederados). Uno de los miembros de la comisión fundadora del observatorio, sin embargo, convenció a Mr. Hoyne de que los instrumentos Clark eran muy superiores a los Fitz, y el emisario, entonces, se dirigió a Massachussets en lugar de encaminarse a la Gran Manzana. El miembro de la comisión le había asegurado que "la Universidad de Mississippi había abandonado un soberbio instrumento en el taller de Clark, por causa de la Guerra de Secesión".


Sirio C bien podría ser un planeta. Diagramas comparativos de las dos estrellas con su compañero cuasiplanetario (arriba) y el Sol con tres de sus gigantes gaseosos (abajo), a la misma escala de tamaños y distancias

Al visitar a los ópticos, Hoyne observó con preocupación que acababan de recibir una oferta por el instrumento, de manos de la Universidad más cercana a su hogar, la de Cambridge. Muy apegados y enamorados de los telescopios que construían, los Clark (especialmente Alvan padre) eran muy reacios a separarse de ellos, y habían decidido que se sentirían cómodos si el aparato se quedaba en Cambridge y ellos podían visitarlo cada vez que se les antojaba. Hoyne aseguró a los Clark que Chicago era mejor que Boston, porque su universidad "no repararía en gastos ni impondría condiciones" con tal de hacerse con el instrumento. El precio convenido fue de 18.100 dólares, 10.100 más de los previstos para la compra.

A marchas forzadas, Chicago tuvo que diseñar y construir el alojamiento para la joya de la que acababa de adueñarse. A principios de mayo de 1864 el edificio estaba ya completo, y la cúpula giratoria y la montura estaban en perfecto estado operacional. Alvan y Alvan Graham Clark viajaron inmediatamente para supervisar la instalación de su "bebé", y el padre se quedó aún más de un mes calibrando y ajustando el telescopio antes de regresar a su casa y dejarlo en manos de sus orgullosos nuevos propietarios. Como consecuencia de toda su amabilidad y sus trabajos, la Universidad de Chicago lo nombró Doctor Honoris Causa dos años más tarde.


Desde su instalación hasta 1868, el Clark de Chicago mantuvo su puesto como el telescopio refractor más grande del mundo, marca que fue batida, como es lógico, por otro Clark. En 1889 nuestro heroico telescopio fue cedido a la Universidad del Noroeste en Evanston.

En 1911, se le quitó el tubo Clark original de madera y su montura, las que fueron donadas al Planetario Adler de Chicago, donde fueron armados vacíos y el público puede verlos hoy en exhibición.

Las lentes recibieron un nuevo tubo metálico y una montura moderna en Evanston, donde continúa rindiendo sus inestimables servicios en la investigación y la enseñanza hasta el día de hoy.


Montura y tubos orginales en el Planetario Adler de Chicago

El viejo y perfecto telescopio que debió ir al sur para atravesar la guerra y tal vez ser destruido, llegó así, a través de los caminos inescrutables de la historia, a nuestro ajetreado siglo XXI, que lo venera y admira no sólo por haber descubierto a Sirio B y muchos otros objetos desconocidos, sino por ser parte de un pasado legendario de artesanía minuciosa, excelencia técnica e inconmensurable amor a la ciencia, de los que fueron adalides incuestionables los simpáticos señores Clark.


Apéndice:

Ofrecemos a los lectores una interesante página de la Universidad de Cornell donde el visitante puede visualizar varias simulaciones de sistemas binarios, cambiar los parámetros físicos de los mismos y observar el resultado. Allí encontrarán la paralaje estelar, un sistema binario donde las estrellas se eclipsan la una a la otra, otro sistema binario visto desde distintos puntos de vista y un gráfico dinámico de la evolución de las estrellas.



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