Tres pisos debajo de la cúpula del telescopio en el Laboratorio Solar Hale en Pasadena, California, una escalera de caracol oxidada marca la parte superior de un pozo de casi 80 pies de profundidad, oculto por una trampilla de madera en el piso del sótano. En la parte inferior se encuentra una rejilla destinada a dividir la luz en un arco iris para permitir a los científicos estudiar la composición del sol. Los propietarios actuales del edificio no se atreven a descender, disuadidos por la falta de oxígeno y la oscuridad impenetrable debajo.
Cuando los arquitectos Liz Moule y Stefanos Polyzoides compraron el observatorio en 2006, sabían que estaban comprando un pedazo de historia. El propietario original, el astrónomo George Ellery Hale, estableció los telescopios más potentes del mundo en la primera mitad del siglo XX, incluso en el Observatorio Mount Wilson, muy por encima de Pasadena. Moule, que dirige una firma de arquitectura local con Polyzoides, considera a Hale como "un ciudadano modelo" por su influencia en el paisaje cultural y la arquitectura cívica de Pasadena. El Laboratorio Solar Hale, con su alivio de estilo egipcio del sol que brillaba sobre la puerta principal, la gran biblioteca en el primer piso, la cúpula del telescopio en el techo y el hoyo siniestro en el sótano, fue el refugio privado de Hale a pocas cuadras al sur de la universidad que ayudó a fundar, el Instituto de Tecnología de California.
La trampilla del instrumento de rejilla en el Laboratorio Solar Hale. (Elizabeth Landau) Moule y Polyzoides no tenían idea de que el edificio, construido en 1924, venía con tesoros astronómicos ocultos. Todo el sótano era un desorden desordenado de muebles, papeles y cajas de basura cuando compraron la instalación histórica (junto con la casa de estuco más moderna frente a ella). "Pensamos que nos quedaban cosas de las que nos íbamos a deshacer", dice Moule.
En el sótano del observatorio, Moule y los voluntarios del Monte Wilson, Don Nicholson y Larry Webster, descubrieron cientos de placas fotográficas de vidrio de las décadas de 1880 a 1930 apiladas en cajas en un gran armario de madera. La colección incluye imágenes de manchas solares y prominencias solares (zarcillos de plasma que salen del sol) y espectros solares, o series de líneas que representan componentes de la luz, revelando la composición química del sol. Las placas más grandes representan la luna llena de cráteres, bordeada con ondas del daño del agua del sótano. Algunas de las placas son de los telescopios de Hale, mientras que otras fueron claramente obsequios de astrónomos remotos.
Una imagen de la luna en una placa de vidrio de la colección de George Ellery Hale, encontrada en el Laboratorio Solar Hale. Fue tomada en el Observatorio Lick y fechada el 19 de julio de 1891. Las marcas blancas son por daños causados por el agua. (Imagen cortesía de Carnegie Institution for Science / Dan Kohne) En total, había más de 1.100 placas y otros artefactos de la colección privada de Hale escondidos en el sótano del Laboratorio Solar, dice Dan Kohne, quien se ofreció como voluntario en la oficina cercana de los Observatorios Carnegie para inventariar el hallazgo. Polyzoides y Moule donaron las placas históricas a los archivos de Carnegie.
Estas placas fotográficas representan la forma minuciosa en que trabajaban los astrónomos, colocando a mano un telescopio sobre un objeto el tiempo suficiente para capturarlo en una placa de vidrio recubierta con emulsión, y luego desarrollando la placa como una película en un cuarto oscuro. La primera fotografía de daguerrotipo de una estrella que no sea el sol fue tomada en 1850 por William Cranch Bond, el primer director del Observatorio de Harvard College, quien hizo una exposición de Vega de 90 segundos. Durante los siguientes 150 años, los científicos catalogaron el universo en estas placas de vidrio, casi tan gruesas como el cristal de una ventana.
Si bien los avances tecnológicos en la fotografía, la orientación del telescopio y la informática han hecho que la observación del cielo basada en placas sea obsoleta, el estudio de las placas de vidrio fue la forma en que los astrónomos alcanzaron revelaciones históricas, como la existencia de galaxias más allá de la Vía Láctea y el hecho de que la estructura misma del universo es expandiéndose en todas las direcciones.
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Las placas históricas no son solo reliquias. Representan un registro del cielo en momentos particulares del pasado que nunca se puede volver a visitar, ni siquiera con los observatorios espaciales más poderosos. Hoy en día, los telescopios más avanzados de la humanidad pueden revelar objetos distantes que periódicamente se iluminan, se atenúan y aparecen y desaparecen. El telescopio espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA), por ejemplo, está compilando los mapas estelares más completos hasta el momento. Algunos de los objetos que están pasando por cambios en este momento también podrían haber variado a fines del siglo XIX y principios y mediados del siglo XX, y pueden haber sido capturados en placas de vidrio para telescopios.
A medida que los astrónomos buscan contar historias más completas sobre cómo evolucionan los objetos celestes con el tiempo, estas viejas placas polvorientas pueden resultar aún más relevantes.
"No somos viajeros en el tiempo, ¿verdad?", Dice Michael Castelaz, profesor asociado de física en el Brevard College de Carolina del Norte. "Entonces, ¿cómo regresas en el tiempo para investigar el cielo nocturno, excepto con los datos que ya tenemos?"
Annie J. Cannon fue la curadora de fotografías en el Observatorio de Harvard College, encargada del cuidado de unas 300, 000 placas fotográficas de estrellas hechas por astrónomos de Harvard. (Bettmann / Getty Images) Según algunas estimaciones, hay más de 2 millones de placas de vidrio hechas por astrónomos profesionales solo en los EE. UU. En todo el mundo hay probablemente más de 10 millones, dice Rene Hudec, de la Academia de Ciencias de la República Checa en Ondrejov, incluidos muchos que aún pueden estar escondidos en lugares inesperados. Si bien existe una base de datos en línea de más de 2.5 millones de planchas de más de 570 archivos, no existe una lista verdaderamente completa. Después de haber visitado más de 70 archivos de placas él mismo, Hudec informa que algunos repositorios están bien conservados y catalogados, pero otros son una "experiencia triste" con pocos fondos y nadie para administrarlos.
Harvard, que se cree que alberga la colección más grande del mundo, tiene unas 550, 000 placas, incluidas imágenes que alguna vez fueron analizadas por luminarias como Henrietta Swann Leavitt y Annie Jump Cannon. Como Dava Sobel narra en The Glass Universe: cómo las Damas del Observatorio de Harvard tomaron la medida de las estrellas, las mujeres "computadoras" como Leavitt y Cannon no solo clasificaron y catalogaron miles de estrellas de las placas del telescopio, sino que también hicieron descubrimientos innovadores que informan Nuestra visión del cosmos de hoy. Edward Pickering, director del observatorio que contrató a estas mujeres, escribió en 1890: “Para muchos propósitos, las fotografías toman el lugar de las propias estrellas, y los descubrimientos se verifican y los errores se corrigen a la luz del día con una lupa en lugar de por la noche con un telescopio . "
La colección de Hale del sótano del Laboratorio Solar se unió a más de 200, 000 placas alojadas por los Observatorios Carnegie, incluida la placa "VAR!" De 1923, que convenció a Edwin Hubble de que Andrómeda es una galaxia separada de la Vía Láctea. El telescopio Yerkes de 40 pulgadas, el Mount Wilson de 60 pulgadas, el Mount Wilson de 100 pulgadas y el Palomar de 200 pulgadas, todos los proyectos de Hale, se turnaron para disfrutar del título de "telescopio más grande del mundo". Sus resultados se almacenan en cajones detrás de una pequeña puerta de bóveda negra en el sótano del edificio de oficinas principal de los Observatorios Carnegie en Pasadena.
En la noche del 5 al 6 de octubre de 1923, el astrónomo de Carnegie, Edwin Hubble, tomó una placa de la galaxia de Andrómeda (Messier 31) con el telescopio Hooker de 100 pulgadas del Observatorio Mount Wilson. La "N" en la placa que fue tachada y reemplazada con "VAR!" indica que Hubble originalmente pensó que un objeto era una nova, pero luego se dio cuenta de que en realidad era una estrella variable Cefeida. Hubble pudo usar la estrella variable para calcular la distancia a Andrómeda, revelando sin lugar a dudas que en realidad era una galaxia separada de la nuestra. (Cortesía de los Observatorios Carnegie, Carnegie Institution for Science) Un poco más lejos, el Instituto de Investigación Astronómica Pisgah de Carolina del Norte (PARI) tiene alrededor de 350, 000 artículos que incluyen placas, así como películas y otros datos. Estas placas telescópicas provienen en gran parte de Estados Unidos y Canadá, de universidades y otras instituciones que no tenían espacio para sus colecciones, así como de aquellas descubiertas por accidente en "14 bolsas de césped y hojas" en el garaje de alguien, dice Castelaz., quien anteriormente fue director científico de PARI. “Podría vivir en esa bóveda de placas. Es tan excitante."
En 2015, Holger Peterson se topó con cajas que contenían alrededor de 300 platos cuando fue al sótano a preparar té en el Instituto Niels Bohr en Copenhague. Algunos de los artefactos fueron claramente identificables: una exposición de 1950 del telescopio Palomar Samuel Oschin que muestra una gran cantidad de galaxias, y una placa de copia de la expedición del eclipse solar de 1919 a Sobral, Brasil, que ayudó a confirmar la teoría de la relatividad general de Einstein. (Einstein predijo que la gravedad del sol debería doblar la estructura del espacio a su alrededor, por lo que las posiciones de las estrellas de fondo cambiarían desde nuestra perspectiva cuando la luna bloquee al sol durante un eclipse solar total. Se usaron mediciones en placas de vidrio para confirmar esto). Pero para muchos platos en esta colección, ahora ubicada en la Universidad de Copenhague, los detalles de las exposiciones se han perdido, dice Peterson en un correo electrónico.
También en Europa, los Archivos de placas fotográficas para uso astronómico (APLAUSOS) actualmente comprenden alrededor de 85, 000 placas de cinco institutos en Alemania y Estonia. Los puntos destacados incluyen placas de Ejnar Hertzsprung, que ayudó a mostrar la relación entre la temperatura estelar y el brillo intrínseco, y Karl Schwarzschild, que fue instrumental en el desarrollo de descripciones matemáticas de agujeros negros.
Una placa fotográfica de vidrio de la galaxia de Andrómeda, tomada en el Observatorio Karl Schwarzschild en 1965. (Jay Bennett) En Argentina, el archivo de placas en el Observatorio de Córdoba alberga algunas de las primeras fotografías de estrellas en el hemisferio sur con alrededor de 20, 000 fotografías y espectros en placas que datan de 1893 a 1983. La situación de las placas en Asia y África no se ha investigado tan a fondo. Hudec ha visitado varios lugares en China con placas y estima que unos 40, 000 han sido recolectados y digitalizados. El Observatorio Bosscha en Indonesia también tiene alrededor de 20, 000 placas, dice. Alrededor de 19, 000 placas tomadas en el telescopio Schmidt del Reino Unido en Australia se almacenan en Edimburgo, Escocia, dice David Malin, científico fotográfico del Observatorio Anglo-Australiano. El telescopio anglo-australiano en Siding Spring retiene menos de 3, 000 placas que fueron tomadas allí, mientras que otras placas probablemente permanezcan con observadores que nunca las entregaron a las colecciones del observatorio.
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A principios de la década de 1990, los astrónomos profesionales abandonaron la práctica de capturar imágenes celestes en vidrio a favor del uso de métodos digitales que son más rápidos y permiten un análisis computacional más sofisticado. La invención de dispositivos de acoplamiento cargados (CCD), que también permiten cámaras de teléfonos inteligentes, ha revolucionado las observaciones astronómicas. Técnicas tan simples como "acercar" digitalmente y aumentar el contraste en una computadora son herramientas poderosas para estudiar objetos distantes y débiles.
Pero los registros históricos del cielo tienen múltiples capas de valor. Como una cuestión de preservación cultural, las placas telescópicas encapsulan el proceso mediante el cual se adquirió el conocimiento y representan el estado de la ciencia cuando se utilizaron. Durante aproximadamente 150 años, pero ya no, los datos de astronomía se registraron en vidrio.
"Conocer los precursores es, en muchos sentidos, algo que incluso informa cómo hacemos la astronomía ahora, por lo que no debemos olvidar", dice Harry Enke, del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam en Alemania, uno de los líderes de la colaboración APPLAUSE.
Una impresión fotográfica de bromuro de trabajadores durante la construcción del telescopio reflector Hooker de 100 pulgadas en Mount Wilson, California. El observatorio fue fundado en 1904 por el astrónomo George Ellery Hale, y el telescopio de 100 pulgadas se instaló en el observatorio en 1917. El telescopio Hooker era el telescopio más grande del mundo cuando se construyó y permaneció así hasta 1948. (Science & Society Picture Library / Getty Images) Los astrónomos pueden incluso usar registros históricos para hacer descubrimientos hoy. Si bien muchos procesos cósmicos tardan miles de millones de años en evolucionar, los objetos "transitorios" en el cielo, como las estrellas en explosión llamadas supernovas, cambian notablemente durante períodos de semanas a años. Las estrellas variables se iluminan y atenúan periódicamente, y las placas se pueden usar para determinar si ese período es constante o no. En 2016, un astrónomo incluso utilizó el archivo Carnegie para señalar evidencia de exoplanetas en un espectro estelar de 1917, una placa hecha unos 75 años antes de que alguien descubriera planetas más allá de nuestro sistema solar.
"Nuestro cielo se mueve muy lentamente para nuestros sentimientos humanos del tiempo", dice Enke. “La astronomía moderna y los instrumentos modernos con CCD y demás, apenas tiene 40 años. Si puede agregar otros cien años a eso, eso es genial ".
El estudio de los agujeros negros es una de las razones por las que Jonathan Grindlay de Harvard se interesó en digitalizar placas viejas. Es el investigador principal de un esfuerzo masivo de digitalización de placas llamado DASCH, el acceso digital a un Sky Century @ Harvard.
Astrónomo Walter Sydney Adams en la entrada del Laboratorio Solar Hale en 1946. (Foto de Edison Hoge / Cortesía de la Carnegie Institution for Science Collection en la Biblioteca Huntington, San Marino, California) Cuando una estrella parecida al sol y un agujero negro de “masa estelar”, típicamente siete veces la masa del sol, orbitan un centro de gravedad común, la estrella proporciona un flujo constante de materia arrancada por el agujero negro. Pero en lugar de caer directamente en el agujero negro, el material se acumula primero en un disco de acreción alrededor del agujero negro. Después de aproximadamente 30 a 60 años, el disco se vuelve inestable y el agujero negro devora parte del material acumulado, lo que resulta en una explosión muy brillante de luz óptica y de rayos X. DASCH proporciona el primer registro de cielo completo de más de un siglo de estos estallidos raros, lo que permite a los científicos medir cuánto tiempo son visibles y cuántos destellos ocurren en el cielo.
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Existen muchas más placas de telescopio en el mundo que las versiones digitales de ellas, y el apoyo financiero para la digitalización y la catalogación detallada es limitado. Un grupo de astrónomos checos liderados por Hudec visitó Carnegie, PARI, Yerkes, Lick, Mount Palomar y otras nueve ubicaciones importantes de EE. UU. De 2008 a 2012 para conocer las ofertas históricas de placas. Descubrieron que algunos archivos no se habían almacenado correctamente o incluso habían dañado las placas. Probaron un dispositivo de escaneo transportable y recomendaron a las instituciones escanear y catalogar sus tesoros. Hasta ahora, el grupo de Hudec ha creado alrededor de 50, 000 escaneos de placas en todo el mundo.
Una colección de placas de vidrio de 1909 a 1922 captura la luna en diferentes fases. (Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague) DASCH ha podido digitalizar unas 350, 000 placas de Harvard, que se pueden buscar en línea, y planea llegar al total de 450, 000 fotografías para octubre de 2020. Las últimas 100, 000 placas son espectros estelares que, aunque también son interesantes, no se escanean porque solo las imágenes directas pueden mostrar cambios visuales en el brillo con el tiempo. Todo el proceso de limpieza y escaneo es "como un ballet coreografiado", dice Grindlay. En Europa, APPLAUSE también está digitalizando sus placas, inspirándose en DASCH en algunos de sus métodos pero utilizando escáneres comerciales en lugar de dispositivos personalizados.
La empresa de digitalización suscitó controversia cuando algunos historiadores se opusieron a la idea de que las marcas originales en las placas se limpiarían en el proceso de escaneo, dice Grindlay. Desde una perspectiva, si un astrónomo del pasado dibujaba un círculo alrededor de un objeto de interés, limpiar la placa podría revelar más estrellas escondidas detrás de la curva. Pero las marcas también son un registro del proceso científico. Un estudio de 2016 impulsado por DASCH encontró que muchos astrónomos e historiadores valoran por igual las anotaciones en las placas y sus cubiertas, pero también creen que fotografiar o escanear esas marcas antes de limpiarlas es suficiente para su conservación, a menos que la placa sea particularmente importante en la historia de la astronomía. . DASCH sigue este protocolo, fotografiando todas las marcas originales, incluso en la cubierta de la “chaqueta” de la placa, antes de limpiar. Las anotaciones originales se guardan en las placas más valiosas, como las hechas por Henrietta Swan Leavitt, "en deferencia a los historiadores", dice Grindlay.
Incluso los archiveros apasionados como Grindlay están de acuerdo en que una vez que una placa se escanea y cataloga adecuadamente, no hay nada más que uno pueda aprender del objeto físico que no se puede obtener de una copia digital de alta resolución y una fotografía de las anotaciones. No obstante, dice Grindlay, "las placas originales son el registro definitivo y deben conservarse por completo, como lo han estado en el Observatorio del Harvard College".
La cúpula del telescopio se instala en el Laboratorio Solar Hale en esta foto del 18 de noviembre de 1924. (Imagen cortesía de los Observatorios de la Carnegie Institution for Science Collection en la Biblioteca Huntington, San Marino, California) Para Kohne, los platos son similares a las obras de arte. Gran parte de los archivos en la oficina del Observatorio Carnegie de Pasadena, incluido el botín del sótano de la pareja de arquitectos, representan los "estudios" de Hale, de la forma en que una pintura realizada en el taller de Raphael por un artista diferente se acreditaría al estudio del famoso pintor. Además de ser científicos, los operadores del telescopio número 20 eran hábiles artesanos.
"Están capturando los rayos de luz que han estado viajando durante miles y millones de años luz y haciéndolo en negativo expuesto exactamente", dice Kohne. "En la historia de la fotografía, debería estar allí de alguna manera".
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El icónico telescopio del Laboratorio Solar de Hale en Pasadena no permanecerá inactivo. Un equipo de voluntarios de Mount Wilson está trabajando para aluminizar los espejos para que el telescopio pueda proyectar claramente el sol en un área de observación en el sótano. También planean que los estudiantes locales aprendan a usar el telescopio para la observación solar. Eventualmente, Moule espera que el equipo pueda hacer que la rejilla de difracción en el fondo del pozo vuelva a funcionar, o instalar una nueva, permitiendo que una nueva generación examine la composición del sol como lo hizo Hale.
En un día perfectamente soleado del sur de California en marzo, el voluntario de Mount Wilson, Ken Evans, abrió la cúpula para trabajar en su restauración. Evans, Kohne y Moule hablaron entusiasmados de ver puestas de sol a través del telescopio y tal vez tener una fiesta de solsticio de verano, si los espejos están listos a tiempo. Cuando Evans, un ingeniero retirado, giró la hendidura de la cúpula para enfrentar el Monte Wilson, el grupo lamentó que un árbol bloqueara la vista de los otros templos de astronomía de Hale en la distancia.
La biblioteca del Laboratorio Solar Hale. (Liz Moule / Stefanos Polyzoides) Moule y Polyzoides han donado los diarios de Hale, también descubiertos en el sótano, a Caltech. La máquina de escribir y el escritorio de Hale permanecen en el primer piso en la biblioteca soleada y elegante, el sueño de un amante de los libros, con un bajorrelieve de estilo egipcio de una figura que sostiene un arco en un carro. Los antiguos egipcios probablemente interesaron a Hale porque adoraban al sol, dice Moule. Incluso hay una caja en el sótano dirigida a él con otro bajorrelieve dentro: el próximo misterio de Hale que Moule planea abordar. Ella describe su papel en el Laboratorio Solar de Hale como "farero".
"Lamentablemente, la astronomía solar ha superado la tecnología de ese edificio, por lo que no es algo de uso regular, en la forma en que muchos faros no se utilizan para lo que originalmente estaban destinados", dice Moule. "Pero es un monumento importante, y yo soy un cuidador".
Este faro en particular protege un telescopio que alguna vez utilizó un instrumento sumergido casi 80 pies en la oscuridad para dividir la luz solar a 93 millones de millas de distancia. Y gracias a los voluntarios de Mount Wilson, el sol pronto puede fluir a través del faro cósmico una vez más.
Liz Moule y Dan Kohne en el domo del telescopio en el Laboratorio Solar Hale el 27 de marzo de 2019. (Elizabeth Landau)
