Ejnar Hertzsprung: O químico que classificou as estrelas

Ele foi formado como engenheiro químico, trabalhou em um laboratório em São Petersburgo e estudou fotoquímica em Leipzig. Só então, como amador observando de Frederiksberg, Ejnar Hertzsprung notou algo que nenhum astrônomo profissional havia registrado adequadamente: duas estrelas podiam compartilhar um tipo espectral — a mesma cor, a mesma impressão digital de luz absorvida — e, no entanto, diferir enormemente em brilho intrínseco. Essa observação dividiu a população estelar em duas, produziu o diagrama mais útil da astrofísica e deu aos astrônomos sua primeira régua confiável para medir o universo.

O aprendizado de um amador

Hertzsprung nasceu em 8 de outubro de 1873 em Frederiksberg, Dinamarca, filho de Severin Carl Ludvig Hertzsprung e Henriette Christiane Charlotte Frost. Seu pai era astrônomo amador e transmitiu-lhe o entusiasmo — embora não, a princípio, como uma carreira. Hertzsprung estudou engenharia química no Instituto Politécnico de Copenhague, graduando-se em 1898, depois passou dois anos trabalhando como químico em São Petersburgo e mais um ano, em 1901, estudando fotoquímica na Universidade de Leipzig.

O desvio não foi em vão. A fotoquímica era, naquela época, a ciência subjacente à placa fotográfica, e a placa fotográfica era o instrumento que transformava a astronomia de uma disciplina de ocular em uma disciplina quantitativa. Hertzsprung chegou às estrelas já sabendo como medir a luz em filme.

Em 1902, ele começou suas próprias observações astronômicas em Frederiksberg, trabalhando fora do estabelecimento profissional.

Gigantes e anãs

Em poucos anos, ele havia feito a descoberta que importava. Os astrônomos classificavam as estrelas por tipo espectral, que corresponde aproximadamente à temperatura da superfície e à cor. Hertzsprung notou que estrelas que compartilhavam um tipo espectral podiam ter magnitudes absolutas muito diferentes — isto é, sua verdadeira luminosidade, uma vez contabilizada a distância, variava por fatores enormes.

A implicação era estrutural. Se duas estrelas são igualmente quentes na superfície, mas uma emite muito mais luz, a mais brilhante deve ser muito maior. A população estelar, portanto, dividiu-se em gigantes e anãs. Isso não foi um refinamento da classificação; foi a descoberta de que as estrelas pertencem a famílias físicas distintas, o que por sua vez abriu a questão de saber se essas famílias representam diferentes estágios de uma mesma história de vida.

O diagrama

Em 1909, Hertzsprung juntou-se ao Observatório de Göttingen sob Karl Schwarzschild, passando de amador ao centro da astrofísica alemã. Em 1911, ele produziu o gráfico que leva seu nome: estrelas organizadas por tipo espectral em relação à luminosidade, baseando-se no trabalho de classificação anterior de Antonia Maury. Henry Norris Russell chegou essencialmente à mesma construção de forma independente, e o resultado é universalmente conhecido como o diagrama de Hertzsprung-Russell.

Seu poder reside no que revela, em vez do que registra. As estrelas não se espalham aleatoriamente pelo gráfico; elas caem em uma longa banda diagonal, a sequência principal, com aglomerados distintos de gigantes e anãs fora dela. Essa estrutura é o traço visível da evolução estelar — o diagrama tornou-se o quadro mestre para explicar os tipos estelares e como as estrelas mudam ao longo de suas vidas, e permanece, mais de um século depois, a primeira coisa que um estudante de astronomia aprende a ler.

Cefeidas e um erro caro

Em 1913, Hertzsprung voltou-se para as variáveis cefeidas, estrelas cujo brilho pulsa com estrita regularidade. Henrietta Leavitt havia descoberto que o período de uma cefeida está ligado à sua luminosidade — o que significava que, se a relação pudesse ser calibrada em relação a estrelas de distância conhecida, qualquer cefeida em qualquer lugar anunciaria sua própria distância pelo seu ritmo. Era potencialmente a chave para a escala do cosmos.

Hertzsprung realizou a calibração, usando medições de paralaxe para fixar as distâncias às cefeidas próximas, e então aplicou a relação calibrada para estimar a distância da Pequena Nuvem de Magalhães. Ele também cometeu um erro significativo, colocando as estrelas dez vezes mais perto — um erro descrito como possivelmente um deslize da caneta, propagando uma subestimação sistemática de um fator de dez em seus números de distância. É um lembrete de quão estreitas eram as margens no trabalho de distância cósmica do início do século XX, onde um erro aritmético podia encolher o universo por uma ordem de magnitude. O método em si era sólido, e foi o método que perdurou.

Leiden

Em 1919, Hertzsprung mudou-se para o Observatório de Leiden, nos Países Baixos, onde passaria os vinte e sete anos seguintes, tornando-se seu diretor em 1937 e permanecendo até 1946. Seu casamento ligou-o ainda mais ao mundo astronômico holandês: sua esposa era Henrietta Mariette Augustine Albertine Kapteijn, filha do astrônomo Jacobus Kapteyn, cujos estudos estatísticos sobre os movimentos estelares estavam remodelando as ideias sobre a estrutura da galáxia.

Em Leiden, ele também ensinou. Entre seus alunos de pós-graduação estava Gerard Kuiper, que fundaria a ciência planetária moderna — uma linha intelectual que vai de um engenheiro químico dinamarquês até o sistema solar exterior.

Os hábitos de observação de Hertzsprung estendiam-se além das estrelas. Ele descobriu dois asteroides, incluindo o 1627 Ivar, um membro do grupo Amor cujas órbitas se aproximam da da Terra.

Reconhecimento e vida longa

As honras chegaram constantemente em seus sessenta anos. Ele foi eleito para a Academia Americana de Artes e Ciências em 1927 e recebeu a Medalha de Ouro da Royal Astronomical Society em 1929 — o maior reconhecimento da astronomia britânica. A Medalha Bruce seguiu-se em 1937, o ano em que assumiu a direção de Leiden, e a eleição para a Sociedade Filosófica Americana em 1941.

Ele morreu em 21 de outubro de 1967 em Roskilde, Dinamarca, aos noventa e quatro anos, tendo vivido o suficiente para ver o diagrama que construiu em 1911 tornar-se o quadro organizacional de uma disciplina que mal existia quando ele começou. Um asteroide, 1693 Hertzsprung, e uma cratera lunar levam seu nome.