George Hale: Conocer las Estrellas y los Rayos del Sol

La contribución de George Hale a nuestro cambio de perspectiva fue la construcción de herramientas que nos han brindado un mayor acceso al universo. En un esfuerzo que quizá no volvamos a ver jamás en un solo hombre, construyó el telescopio más grande del mundo y no sólo una, sino cuatro veces. Además, al colocar sus creaciones en las manos correctas, gracias a que su trabajo puso los cimientos, otros pudieron descubrir un universo nuevo, más grande y complejo de lo que cualquiera hubiera sospechado jamás. Los grandes astrónomos del siglo XX, Edwin Hubble, Harlow Shapley, Vesto Slipher y Walter Baade, realizaron sus observaciones en los instrumentos de Hale.

Mientras la exploración continúa (utilizando herramientas incluso más modernas que incluyen telescopios en el espacio como el Hubble y el próximo a ser lanzado Telescopio Espacial James Webb, así como otros colosos en tierra con espejos múltiples), fue la persistente curiosidad y talento para la ingeniería de Hale lo que encendió el motor que ha llevado a la cosmología y astronomía modernas a una velocidad vertiginosa.

LOS OJOS AL CIELO

Nacido durante el verano de 1868 de William y Mary Hale, George fue el mayor de tres hijos sobrevivientes (dos hermanos mayores murieron en la infancia). William Hale era propietario de un exitoso negocio en Chicago que fabricaba e instalaba elevadores. Después del gran incendio de 1871, gran parte de la Ciudad de los Vientos fue reconstruida y la construcción de los nuevos edificios dieron empuje al negocio de elevadores de Hale.

George creció en esa época de reconstrucción, nuevas oportunidades y nueva tecnología. Su padre comprendía el valor de una buena educación y fue generoso tanto con su tiempo como con su dinero, pero, como buen hombre de negocios, esperaba recuperar parte de su inversión. Motivado por sus atentos padres, George, un niño enfermizo que sufría de muchas dolencias, se volvió muy serio y prefería los instrumentos científicos a los juguetes. Por ejemplo, en un viaje a Londres, George gastó su mesada en un caro espectroscopio, mientras su amigo de viaje gastó la suya en trucos de magia.

La biógrafa Helen Wright describe el carácter del joven George con respecto a su naturaleza seria:

Impulsado por una insaciable curiosidad y agitado por el «descontento divino» que le acompañaría toda su vida, sus planes crecieron y sus sueños de contar con instrumentos más finos para estudiar el mundo natural se tornaron más grandes.

De acuerdo con sus padres, parecía haber iniciado apenas un proyecto cuando ya otro estaba en camino. «George siempre quería las cosas para ayer», decía su padre, y el mismo George Hale reconoció posteriormente: «Estaba impaciente por lograr un progreso rápido». Aunque con el tiempo aprendería a atenuar su impaciencia, estos rasgos continuaron siendo dos de sus características más destacadas. De su madre había heredado el temperamento nervioso y, con frecuencia, mientras lo observaba, temía que se agotara pronto debido a su intensidad y precocidad, pero pronto supo que una vez que había puesto su corazón en un objeto en particular, había muy poco que alguien pudiera hacer para cambiarlo (Explorer of the Universe [Explorador del Universo]).

Éstos eran rasgos generales que le eran útiles, pero normalmente hay un momento clave en la vida que atrapa nuestra atención. En el caso de Hale, fue el pequeño telescopio que le regaló su padre y que montaron en el techo de su casa. Aunque Hale disfrutaba la vista que tenía de la Luna y los planetas, su momento definitivo llegó cuando añadió un espectroscopio casero a su pequeño telescopio. Vio entonces por primera vez el espectro de nuestra estrella más cercana: el sol. Wright registró lo que Hale expresó de ese momento: «[Me sentía] como flotando, con mis pies totalmente separados del suelo. Mi destino quedó sellado desde ese instante».

Mientras la mayoría de las personas prefiere simplemente mirar la imagen magnificada por el telescopio, a Hale le intrigaban las bandas de colores y sus misteriosos espacios espectrales oscuros creados por el espectroscopio. Su mente lo hostigaba con interminables preguntas. Estas características de arco iris se forman cuando la luz del sol pasa a través de un prisma o una red de difracción unida a donde normalmente se encuentra el ocular. En estas líneas Hale podía observar la formación química del sol. Al realizar esta conexión entre la manera en que las herramientas y la física revelan la naturaleza de los objetos que no se pueden tocar, Hale encontró su futuro: aplicar las ciencias físicas a los objetos astronómicos. En aquel entonces tenía 13 años de edad.

Antes de graduarse del Instituto Tecnológico de Massachusetts en 1892 ya había inventado un nuevo instrumento científico: el espectroheliógrafo, cuyo propósito era fotografiar hasta el mínimo detalle de la estructura espectroscópica del sol. Ahora sólo necesitaba el telescopio correcto en dónde colocarlo.

OBSERVATORIO KENWOOD

Después de la universidad, Hale construyó su propio observatorio en la casa de su familia en Chicago y lo llamó Observatorio Kenwood por el suburbio en donde vivían. Hale cambió de su antiguo telescopio refractor de 4 pulgadas a uno reflector de 12 pulgadas. Existen dos tipos principales de telescopios: los refractores, donde la luz de las estrellas pasa a través de una lente que se encuentra en el extremo del telescopio, y los reflectores, donde la luz se refleja en un espejo grande en la base del telescopio. El primer telescopio de Galileo fue un refractor, mientras que el de Isaac Newton fue un reflector. Todos los grandes telescopios modernos son reflectores que usan espejos y la mayoría de ellos utiliza muchos espejos más pequeños controlados por computadora para formar una gran superficie reflectora.

Así, en el microcosmos de su propio patio trasero, George Hale emprendió el camino que seguiría por todo el país y durante el resto de su vida: construir telescopios cada vez más y más grandes.

Debido a que los telescopios más grandes atrapan más luz, sus imágenes no sólo son más brillantes, sino que también contienen más información. Esto se debe a que el factor llamado resolución también aumenta con el tamaño; en otras palabras, los instrumentos más grandes pueden mostrar más detalles, así como una cámara con un mayor número de megapíxeles puede capturar más información de la imagen. Era esa mayor resolución lo que Hale buscaba cuando inició sus primeros estudios del sol.

Su nuevo espectroheliógrafo requería tanto luz como resolución. Esto fue algo que el telescopio de su observatorio privado de la niñez ya no pudo proveer. La mejora al telescopio de 12 pulgadas le permitió a Hale llegar más lejos en el espectro del sol y así revelar más de su composición, pero siempre había algo más que ver. Hale entendía bien las ventajas de los telescopios más grandes, pues, en pocas palabras, respondían más preguntas. La sed insaciable de Hale por más y más hechos físicos acerca del cosmos lo llevaron a instrumentos más grandes. Como sucedió con el espectroheliógrafo, si aún no existieran, él los hubiera construido.

OBSERVATORIO YERKES

En 1892 Hale se enteró que se habían vaciado dos primordios de lente de 40 pulgadas, pero que aún no habían sido configurados en cuanto a su forma, y que el telescopio para el que estaban destinados había agotado sus fondos. Combinando su sed de respuestas cósmicas y sus contactos adinerados, Hale pudo reunir los fondos para construir el primero de sus «telescopios más grandes del mundo», con lo que tuvo éxito donde aquéllos antes que él no habían avanzado sino a paso lento. Su siguiente tarea consistió en reunir todos los elementos. Debido a que los primordios de vidrio ya habían sido vaciados, George «simplemente» necesitaba pulirlos, construir un telescopio para portarlos, diseñar y construir un soporte para colocar el telescopio, y dirigirlo hacia el cielo y rastrear las estrellas, además de crear una construcción para protegerlos del clima.

A pesar de que el fabricante de lentes informó a Hale que podría tardar casi tres años en pulir los primordios de vidrio para hacer el lente más grande del mundo, él no perdió tiempo e inició la planeación desde cero. Éste no sería como la mayoría de los otros observatorios de la época, que no se construyeron para ser instituciones autónomas.

El telescopio más grande antes del Yerkes de 40 pulgadas fue el refractor Lick de 36 pulgadas, localizado en la cima de 1,260 m (4,200 ft) del Monte Hamilton en la Cordillera Diablo al sur de San Francisco. Fue alojado en un clásico domo y fue el primer observatorio construido en la cima de una montaña. Las instalaciones de aquella época consistían en el alojamiento del telescopio en el domo y el alojamiento para el personal. Muy pocos talleres se incluían en los terrenos del observatorio.

El plan de Hale surgió desde su adolescencia en el observatorio de su casa. Quería construir no sólo un nuevo telescopio, sino también una mejor forma de hacer astronomía: una instalación que pudiera soportar a mucha gente trabajando en diferentes roles en el mismo sitio para agregar valor a la ciencia recolectada por el telescopio. La instalación incluiría talleres de máquinas y salas de óptica donde los mismos astrónomos pudieran ensamblar nuevos instrumentos para investigar cualquier duda en particular que viniera a su mente.

«Este concepto de un observatorio completo como un laboratorio físico fue revolucionario», menciona Wright. «En contraste, el plan original para el Observatorio Lick, terminado en 1889, no disponía de un cuarto oscuro o de un laboratorio espectroscópico».

Localizado en Williams Bay, Wisconsin, el refractor Yerkes de 40 pulgadas resultante, parecido a un cañón largo, se veía más como algo para disparar a la Luna que como un recolector de luz; sin embargo, hasta el día de hoy, el Yerkes sigue siendo el telescopio refractor más grande del mundo y los talleres del observatorio aún se utilizan para la construcción de instrumentos de vanguardia para otros telescopios.

Este nuevo tipo de observatorio, el primero de cuatro, realmente se implementó sin problemas bajo la dirección de Hale. Tal vez la única falla fue que el piso del complicado observatorio, diseñado para elevarse y bajar a fin de permitir al astrónomo el fácil acceso al ocular, colapsó totalmente justo antes de que el observatorio abriera sus puertas para su uso regular. Por supuesto, fue reconstruido con éxito.

En 1895 Hale fundó otra institución que aún existe en la actualidad: The Astrophysical Journal. Esta importante publicación reunió a las mejores mentes del mundo en un solo lugar para compartir su conocimiento colectivo de las ciencias físicas de los objetos astronómicos. Hasta el día de hoy, The Astrophysical Journal continúa imprimiéndose tres veces al mes.

LLEGADA AL OESTE

En 1902 Andrew Carnegie realizó una aportación de 10 millones de dólares para establecer una institución que promoviera la investigación científica. Hale pidió que una parte de los fondos se destinara a un nuevo observatorio con un gran telescopio reflector para realizar observaciones estelares, así como para un observatorio solar. Aunque pronto quedó claro que sus planes no serían financiados de inmediato, Hale, con su típico coraje y esperanza, partió con su familia para establecerse por un tiempo en California. Había escuchado mucho acerca de los cielos despejados y el buen clima del sur de California. 

Al llegar a Pasadena, su plan para establecer un observatorio solar poco a poco le hizo dirigir su mirada hacia la cumbre del Monte Wilson con vista a la cuenca de Los Ángeles. Ahí esperaba reunir los datos necesarios para convencer al Instituto Carnegie de que su plan era sólido. Gracias a la mezcla única de características geográficas, el Monte Wilson tenía uno de los cielos más estables de los Estados Unidos. La visión estable, como se le llama, es muy buscada, incluso codiciada, por los astrónomos; algunas ubicaciones ofrecen una buena mezcla de gran altitud y un flujo de aire suave o laminar que no deja que la luz de las estrellas se mueva por todos lados en su camino por la atmósfera hacia el telescopio. El resultado es una imagen más nítida y menos distorsionada. Era esa imagen nítida la que Hale estaba buscando para aumentar la información que pudiera extraer del espectro solar. 

Mientras tanto, también llegó a jugar un papel decisivo al establecer el sur de California como semillero de científicos mediante su participación en la fundación del Instituto Tecnológico de California. Aunque a menudo se pasa por alto, aún se puede ver la influencia de Hale incluso en el diseño de las construcciones citadinas como el Ayuntamiento con domo de Pasadena. Además, persuadió a Henry E. Huntington para financiar la Biblioteca Huntington y la Galería de Arte. La Biblioteca Huntington sigue siendo un importante monumento y una institución histórica. Los trabajos de Edwin Hubble, por ejemplo, se encuentran resguardados allí.

De regreso a la cima de la montaña, Hale estuvo muy activo mental y físicamente, trabajando en la construcción del observatorio solar del Monte Wilson. Al trabajar con su asistente George D. Jones durante el invierno de 1903, era común para Hale caminar el sendero de 14.5 km (9 millas) de largo y 60 cm (2 ft) de ancho para bajar de la montaña, andar en bicicleta desde la base hasta Pasadena, recoger los suministros necesarios y luego regresar cargándolos en su espalda. En abril de 1904 bajó la montaña con nuevas fotografías solares y un boleto de tren para Washington D.C. para asistir a la reunión de la Academia Nacional de Ciencias.

Hale intercambió sus fotos por un donativo de Carnegie de $10,000 dólares y obtuvo permiso para reubicar el telescopio solar de Yerkes y completar el proyecto del Monte Wilson. Los meses siguientes fueron de arduo trabajo, pero disfrutó el aislamiento de la montaña; el espíritu pionero del pequeño grupo de astrónomos que se reunieron en la cumbre animaba la exhaustiva labor. 

Con el telescopio solar en uso casi todos los días, Hale se desanimó con el hecho de que los buenos resultados solamente podían obtenerse en las primeras horas de cada mañana. Después de eso, el calor del sol en la tierra provocaba que la luz brincara y distorsionara las imágenes. Esto le llevó a concebir la torre solar. Un espejo en la cima de una torre reflejaría los rayos del sol por un tubo vertical. Debido a que el espejo está en lo alto, el calor del suelo no afectaba la luz. Hale también descubrió que la turbulencia afectaba menos al tubo de luz vertical que a uno horizontal. La primera torre solar, de casi 18 m (60 ft) de altura, se construyó en 1908. La mejora en los resultados, incluso a mitad del día, significó que este nuevo telescopio llegara a ser el instrumento favorito de los investigadores en la cumbre del Monte Wilson.

Hale había estado fascinado con las manchas solares desde que las vio en su pequeño observatorio en el techo cuando era un adolescente. Ahora, con una mayor estabilidad y la resolución de la torre solar, pudo reunir muchos de sus diferentes estudios y, en junio de 1908, demostró un descubrimiento sumamente importante: el sol tenía un campo magnético. 

No obstante, Hale, siempre esforzándose por reunir más datos de los cielos, necesitaba aún más luz. Con las lecciones aprendidas de la construcción del telescopio Yerkes de 40 pulgadas aún frescas en su memoria, comenzó a construir un gran telescopio reflector. George Hale pronto sería la fuerza motriz detrás del siguiente «telescopio más grande del mundo» que pondría en servicio en la cumbre del Monte Wilson. 

Esa historia es la siguiente en esta serie.