También las estrellas tienen color

Por Josep Emili Arias bella_trix@navegalia.com

"Leyendo este artículo entenderéis el porqué en casa de los astrónomos, tanto profesionales como amateurs, tenemos puesto al revés los colores azul y rojo en los mandos de la grifería. Pues, ya mirando al Norte de la constelación de Orión en una noche transparente y sin Luna, vemos claramente a Betelgeuse (Alpha Orionis), una vieja y supergigante estrella de color naranja en donde se registra una temperatura en superficie de tan solo unos 2.800 grados Kelvin(1) y, por tanto, emite casi toda su radiación luminosa desde la banda roja del espectro. Pero si desplazamos la vista tan sólo unos grados al Oeste distinguiremos la blanca y azulada Bellatrix (Gamma Orianis), una joven estrella muy caliente que con sus 20.000 grados Kelvin en su fotosfera emite casi toda su luz con el color azul. Por este motivo el color azul debería siempre simbolizar la fuente de mayor calor y, así, empezaríamos a ser coherentes con los conocimientos adquiridos, desechando, así, ciertos convencionalismos erróneos".

El color de las estrellas nunca ha sido producto de la fantasía de los astrónomos para dar inspiración a poetas, cantautores i pintores. Tan sólo rememorar la canción del cubano Pablo Milanés "Yo no te pido que me bajes una estrella azul". Es mucha la gente que incorrectamente piensa que el firmamento estrellado sólo se nos manifiesta en blanco y negro. Hoy sabemos que la evolución térmica de las estrellas está directamente relacionada con su evolución cromática. Por tanto, la edad de una estrella viene determinada por el color que ésta adquiere del espectro luminoso, es decir, del azul (o violeta) hasta el rojo. Pero este malentendido o miopía sólo se excusa por nuestra visión escotópica nocturna y por la proliferante contaminación lumínica que despiden las ciudades. Por tanto, resulta razonable decir que si todas las estrellas que vemos colgadas del firmamento tuviesen un brillo de primera magnitud, contemplaríamos un maravilloso espectáculo policromo

Como calentar un metal

La evolución cromática de las estrellas se comporta al igual que todo proceso térmico de nuestra naturaleza más próxima. Cuando aquí en la Tierra calentamos un metal como el hierro a 1.000 ºC, éste se pondrá al rojo vivo. Pero, ahora, vayamos más allá, cuando este metal lo ponemos a 2.000 ºC el hierro se hace amarillo, y cuando éste coge temperaturas superiores adquiere un color blanco. Por último, si este metal lo ponemos a 20.000 ºC, comenzará a sacar tonalidades azules. Esta relación de color y temperatura también se llega a comprende muy bien mirando los colores de la llama de un soplete oxiacetilénico, donde la llama azul es la más caliente y energética con la que poder cortar y desmantelar metales. Toda evolución térmica conlleva un cambio cromático.

La visión escotópica

¿Por qué motivo vemos tan pocas estrellas de color?. Las estrellas de primera magnitud son las que menos dificultad presentan a la hora de mostrarnos sus colores reales. Valga como ejemplo el caso de las estrellas Vega (blanca, A0), Sirio (blanca, A1), Capella (amarilla), Aldebarán (naranja, K5), Antares (roja, M1). A modo de excepción, la estrella Mu Cephei (M2Ia), una estrella variable de cuarta magnitud, se manifiesta de color gránate cuando la observamos con telescopio. Por tanto, las estrelles más débiles por muy rojas o azules que sean siempre se mostrarán blancas a nuestra retina. Casualmente, cerca de Bellatrix, también está la muy joven estrella 39 Lambda Orianis, que con su extremada temperatura de 35.000 K nunca se nos mostrará de color azul-violeta, debido a su modesta magnitud lumínica (3,4m). El motivo no es otro que la visión escotópica nocturna. La retina humana dispone de unas células llamadas bastones que son las responsables de la visión nocturna. Estos bastones tienen la facultad de responder a niveles muy bajos de luminosidad, pero con el inconveniente de ser ciegos a los colores. Por tanto, será sólo la luz de las estrellas más brillantes, de 1ª magnitud, la que al incidir con la retina hacen activar y estimular el otro tipo de células responsables de la visión diurna, los conos, y estos si saben distinguir colores.

Clasificación espectral de absorción

La espectroscopia estelar es una rama de la astrofísica para sacar la información que se esconde dentro de la luz (onda electromagnética visible) proveniente de cualquier astro, abriendo su espectro y analizando la posición de las rayas (o líneas) oscuras de absorción que éste presenta. En 1823 se probó que cada elemento químico cuando es excitado, eléctrica o térmicamente, presenta un espectro característico de donde más tarde se dedujo que los elementos químicos presentes en cualquier atmósfera estelar quedarían revelados en su espectro luminoso. En estos espectros las longitudes de onda que han quedado absorbidas, es decir, la posición donde se provocan líneas negras (o huecos), resultan idénticas a las que emite por naturaleza el mismo elemento químico gaseoso. Un gas absorbe el mismo tipo de radiación luminosa y longitud de onda que es capaz de emitir(2). La clasificación espectral basada en la presencia de líneas de absorción de elementos aparecidos en el transcurso de la evolución atmosférica estelar, también, es conocida como clasificación espectral de Harvard. El tipo espectral se designa con la escala de letras mayúsculas O, B, A, F, G, K, M. En esta escala cada letra conlleva una subdivisión que va de 0 hasta 9. Esta clasificación es la sucesión decreciente de temperatura que hay en la fotosfera (superficie de la estrella) y que se encuentra directamente relacionada con su edad y su secuencia cromática (color). Para dar a una estrella la clasificación espectral se analiza su luz mediante un espectroscopio. Este aparato óptico nos abre y muestra la franja espectral donde se manifiestan todo tipo de líneas oscuras de absorción de los elementos químicos que están presentes en la atmósfera estelar. Son elementos como el helio, pero que con el paso del tiempo irán apareciendo nuevos elementos químicos pesados (metales) que el núcleo estelar ha sido capaz de sintetizar para más tarde manifestarse en la fotosfera y atmósfera de la estrella. Por tanto, cuando la franja espectral de una estrella revela líneas metálicas oscuras de absorción muy marcadas, está manifestando en su atmósfera la presencia de elementos químicos de complejidad creciente, seria como decir, coloquialmente, que la estrella está sacando sus primeras canas. Concretando, la tan joven y caliente estrella Meissa (39 Lambda Orianis) con 35.000 K en la fotosfera es de clase espectral O emitiendo un color violeta-azul donde son características las líneas de helio ionizado en su espectro, así como la ausencia de metales. La estrella azul Bellatrix (Gamma Orianis) con una temperatura de 20.000 K es de tipo B2, sólo presenta líneas muy marcadas de hidrógeno y helio.

El Sol ya enseña sus primeras canas

Nuestro Sol se encuentra en clase G2, en la etapa de madurez estelar, a la mitad de su vida. Su fotosfera registra una temperatura de 6.000 K emitiendo casi toda su luz con el color amarillo y en su espectro ya muestra líneas intensas (rayas oscuras) de elementos metálicos como hierro, calcio, helio y el doblete de sodio, así también, mostrando unas ya debilitadas líneas de hidrógeno (ver ilustración). La gigante roja Antares es una estrella vieja que con una temperatura de sólo 2.500 K, es clasificada como M1, su espectro ya presenta abundantes líneas de óxidos y metales como magnesio y cromo. De igual modo en la gigante roja Betelgeuse, de clase espectral M2, donde podemos identificar fácilmente el triplete (3 líneas) de magnesio y el doblete de sodio. Desde hace décadas, los estudiantes de astrofísica de lengua inglesa para poder memorizar el orden de las letras de esta clasificación espectral, utilizan todavía una curiosa y conocida artimaña algo picara que reza así: "O, Be A Fine Girl, Kiss Me", y que quiere decir: "Oh, sea una buena chica y béseme".

Un color verde muy atípico

No existe ninguna estrella que en su evolución cromática irradie luz de tonalidad verde. De hecho, el color verde está excluido del firmamento estrellado, aun así, este color verde lo podemos ver en el parpadeo que algunas estrellas emiten sólo como ilusión óptica, ya sea por el hecho de situarse cerca del horizonte o por turbulencia atmosférica. El auténtico color verde en el cielo sólo es patrimonio de las auroras boreales y australes, que no son otra cosa que unos chorros de partículas ionizantes que provenientes de tempestades solares se precipitan en la Tierra por los dos únicos agujeros por donde lo pueden hacer, es decir, por los dos polos magnéticos terrestres. Estas partículas electrificadas calientan, a su paso, los gases de la alta atmósfera originando, así, unas cortinas de luces fantasmagóricas donde predominan las tonalidades verdosas.

El concepto físico del color

Hace de esto unos años, en la calle Sant Francesc de Borja de la ciudad de Gandia, enfrente del colegio Abad Sola, había una tienda de pinturas y papel decorativo, entré y pedí un bote de pintura con longitud de onda 4797-4800 Angstroms (Å). Es decir, pedí una determinada energía (digamos también frecuencia) de la onda electromagnética visible (luz) en donde nuestra retina sitúa y registra los azules. La dependienta, Aurora, sin dudar ni mediar palabra, me sirvió correctamente un bote de Azul Turquesa. Sencillamente, porque Aurora, de joven, con su refractor 90 mm y un espectrógrafo de prisma, practicaba la espectroscopia estelar. Cuando me iba del establecimiento advertí que algunos clientes preguntaban a Aurora que era lo que yo había pedido. Como veis, el color, junto con las pinceladas, también son frecuencias y longitudes de onda luminosa.

(1) En astronomía, la temperatura se expresa siempre en la escala absoluta, Kelvin K= C + 273, C= K- 273

(2) Para más información sobre espectro por absorción, releer en el nº 28 de la revista Huygens pag. 30, Tipos básicos de espectro.

Bibliografía:

-Tribuna de Astronomía y Universo, nº 12 junio 00, Espectroscopia.

- A ras de cielo, David Galidí Enríquez, Ediciones B (1998). Capitulo 12, Estrellas verdes.