El espectrógrafo Mills: mide como en 1903
Para esto se construyó el Observatorio Foster: medir las velocidades radiales de las estrellas australes para el catálogo del Observatorio Lick. Elige una estrella, detén el tiempo, arrastra el retículo hasta el centro de la línea Hγ y lee su velocidad. Ojo: la Tierra también se mueve — según la fecha, sus 29,8 km/s se suman o se restan, y hay que corregirlos. Si tu medición queda a menos de 2 km/s del catálogo, es publicable.
Las velocidades de catálogo son las modernas heliocéntricas; la placa está estilizada (pocas líneas, dispersión exagerada) pero la física es exacta: λ = λ₀(1 + v/c), y la corrección depende de la fecha y de la latitud eclíptica β de cada estrella — por eso Antares (β ≈ −5°) siente casi los 29,8 km/s completos y Canopus (β ≈ −76°) apenas 7. Omitimos la rotación terrestre (±0,35 km/s), como tolerancia de la época. Prueba cambiar la fecha: la velocidad aparente cambia, la de la estrella no.
Medir el latido de las estrellas
La misión de 1903. El Observatorio Lick quería el cielo completo: su gran catálogo de velocidades radiales — cuán rápido se acerca o se aleja cada estrella — cubría el norte desde California, pero el sur solo se veía desde otro hemisferio. Con el financiamiento del banquero D. O. Mills nació la Expedición Mills: un telescopio y su espectrógrafo instalados en el cerro San Cristóbal, en Santiago. Ese instrumento es el corazón del Observatorio Foster, y estuvo entre los más productivos de su época: miles de placas, cientos de estrellas australes medidas.
Cómo se mide. Cada placa fotográfica guarda tres espectros: el de la estrella al centro y, arriba y abajo, el arco de hierro fotografiado con el mismo instrumento — líneas de longitud de onda conocida que sirven de regla. El corrimiento Doppler desplaza las líneas estelares respecto de esa regla: Δλ/λ = v/c. A 4340 Å, 30 km/s son apenas 0,43 Å — centésimas de milímetro sobre el vidrio. Se medía con un microscopio de tornillo micrométrico, línea por línea, y se lograba una precisión de ±1 km/s. Con vidrio y paciencia.
La Tierra estorba. El espectrógrafo mide la velocidad relativa, y el observador viaja en un planeta que orbita a 29,8 km/s. La misma estrella, medida en febrero y en agosto, puede diferir hasta 60 km/s sin haber cambiado nada: solo cambió la dirección del viaje terrestre. Por eso cada medición se corrige a un observador en reposo respecto del Sol — la corrección heliocéntrica — proyectando la velocidad de la Tierra hacia la estrella, atenuada por el coseno de su latitud eclíptica. Solo entonces las placas de meses distintos cuentan la misma historia.
Lo que salió de esas placas. Con las velocidades del norte y del sur juntas, Campbell y Wright midieron hacia dónde viaja el Sol entre las estrellas, descubrieron decenas de binarias espectroscópicas — estrellas cuya velocidad oscila porque algo invisible las orbita — y prepararon el terreno para la mayor sorpresa del siglo: cuando Hubble aplicó esta misma técnica a las galaxias, todas se alejaban. Y la técnica sigue viva: los cazadores de exoplanetas de hoy miden el mismo vaivén Doppler, ya no a ±1 km/s sino a ±1 m/s. El método que practicaste aquí encontró los primeros mundos fuera del sistema solar.