El Observatorio Astronómico de la Universidad de Illinois , ubicado en 901 S. Mathews Avenue en Urbana, Illinois , en el campus de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign , fue construido en 1896 y fue diseñado por Charles A. Gunn . Fue incluido en el Registro Nacional de Lugares Históricos el 6 de noviembre de 1986 y el 20 de diciembre de 1989 fue designado Monumento Histórico Nacional . [3]
Aunque actualmente ninguno de los instrumentos astronómicos se utiliza para la investigación profesional, el observatorio aún contiene un refractor Brashear de 12" . El observatorio desempeñó un papel clave en el desarrollo de la astronomía, ya que fue el hogar de una innovación clave en el área de la fotometría astronómica . La instalación ha sido dirigida por científicos destacados como Joel Stebbins y Robert Horace Baker . [4]
El Observatorio de la Universidad de Illinois, construido a instancias de la Asamblea General de Illinois, cobró importancia en el desarrollo de la astronomía debido, en gran parte, a la investigación pionera del Dr. Stebbins, de 1907 a 1922. [3] Joel Stebbins dejó la Universidad de Illinois en 1922, pero dejó un legado de descubrimientos que ayudó a cambiar el rostro de la astronomía moderna. El edificio sirvió al departamento de astronomía de la Universidad de Illinois desde su apertura hasta 1979, cuando el departamento se mudó a un edificio nuevo y más grande para albergar a su creciente personal. [5]
Las clases de astronomía en la Universidad de Illinois datan de sus inicios. Los primeros cursos se centraban en la medición del cielo nocturno y los tomaban los estudiantes de ingeniería civil para perfeccionar sus habilidades topográficas. En 1872 se construyó un pequeño observatorio que constaba de un refractor de 4 pulgadas y un pequeño telescopio de tránsito. Los cursos de astronomía normalmente los impartía el departamento de matemáticas y, a principios de la década de 1890, varios profesores de matemáticas querían dedicarse más a la astronomía. Un plan de estudios de astronomía ampliado requeriría una nueva instalación más grande.
En 1895, la legislatura del estado de Illinois votó a favor de financiar un nuevo observatorio de enseñanza en la Universidad de Illinois , destinando 15.000 dólares para su construcción. El lugar elegido fue un montículo de hierba entre Matthews Avenue y Burrill Avenue, justo al norte de Morrow Plots , un Monumento Histórico Nacional que es el campo experimental más antiguo del país. Se extendieron contratos a Charles A. Gunn, el arquitecto e instructor del campus, y a Bevis and Company en Urbana como contratista general, y la construcción comenzó en abril de 1896. [6] El edificio se completó en agosto con un coste total de 6.800 dólares. [5] El telescopio principal se instaló en noviembre y el telescopio final estuvo en su lugar en febrero de 1897.
El primer director del observatorio fue George W. Myers . Myers era un nativo del condado de Champaign que se graduó de la universidad en 1888. Se quedó como profesor de matemáticas y también enseñó el curso de Astronomía Descriptiva de primavera. En preparación para la dirección, pasó dos años en Múnich obteniendo su doctorado en astronomía. En su primer año como director, GW Myers anunció el descubrimiento de la fuente de la variabilidad en la estrella Beta Lyrae en la conferencia inaugural del Observatorio Yerkes . [5] Se desempeñó como director desde 1897 hasta 1900, cuando se fue a la Universidad de Chicago . [5] WC Brenke, un instructor de astronomía, se desempeñó como director interino hasta que se contrató a un nuevo director en 1903.
Antes de 1907, todas las mediciones de magnitud de las estrellas se obtenían mediante la comparación visual del brillo relativo , un proceso que era lento e inexacto. Los métodos fotográficos posteriores utilizarían la luz de las estrellas para hacer una representación en una placa fotográfica. De todos modos, ninguno de los métodos era adecuado para mediciones cuantitativas. El inconveniente de los métodos anteriores de medición de la magnitud estelar hizo que el uso de la electricidad para recopilar datos astronómicos empíricamente fuera revolucionario para la ciencia de la astronomía . La investigación pionera de Joel Stebbins para la fotometría astronómica tuvo lugar en el observatorio. [6]
Stebbins llegó como director del Observatorio de la Universidad de Illinois después de completar su doctorado en la Universidad de California, Berkeley en 1903. Una vez que Stebbins llegó recién terminado su disertación en el Observatorio Lick , comenzó un estudio de dos años del brillo de 107 estrellas binarias utilizando un fotómetro visual Pickering. La investigación, con la ayuda de su esposa, May Stebbins, investigó el brillo relativo de las estrellas binarias utilizando técnicas visuales. En un discurso de 1957 en la Sociedad Astronómica Estadounidense , Stebbins recordó los eventos que llevaron a las células eléctricas: [6]
Ella [May Stebbins] anotó los números a medida que el observador los iba llamando, pero después de algunas noches de registrar cien lecturas sólo para obtener una magnitud, dijo que era un asunto bastante lento. Le respondí que algún día haríamos todo esto con electricidad. Ese fue un comentario fatal. A partir de entonces, a menudo me provocaba con la pregunta: "¿Cuándo vas a cambiar a la electricidad?". Sucedió que en dos o tres meses, el Departamento de Física hizo una jornada de puertas abiertas, y una de las exposiciones estaba a cargo de un joven instructor, FC Brown. Mostró cómo, cuando encendía una lámpara para iluminar una célula de selenio, sonaba una campana, y cuando la lámpara estaba apagada, la campana dejaba de sonar. Ésta era la idea: ¿por qué no conectar una estrella a una célula de un telescopio y medir una corriente? [6]
Stebbins y Fay C. Brown pronto se hicieron amigos y con el tiempo, colocaron una célula de selenio en el telescopio de 12 pulgadas (300 mm) del observatorio. En el verano de 1907, después de varios intentos, los dos lograron una curva de luz para la luna de la Tierra y midieron el brillo de la luna durante un eclipse lunar. Esto marcó la primera vez en Estados Unidos que se utilizó electricidad para medir el brillo astronómico. [5] Más tarde, Stebbins fue más allá, descubriendo que al enfriar la célula a cero grados Fahrenheit duplicaría la sensibilidad de la célula y disminuiría las irregularidades en el circuito diez veces; aún más, al reducir el tamaño de la célula, las irregularidades se reducían aún más. La pareja pasó a detectar la intensidad y la actividad estelar que no se habían registrado anteriormente. [6] En 1909, sus observaciones de Algol detectaron por primera vez el segundo mínimo, así como el brillo del limbo. La llegada del cometa Halley en 1910 permitió a Stebbins, en mayo, utilizar su fotómetro de selenio para estudiar el cometa. [5] Dos años más tarde, Stebbins utilizó el fotómetro y descubrió que cuatro estrellas eran estrellas binarias eclipsantes: Beta Aurigae , Spica , Alpha Coronae Borealis y Delta Orionis . [5]
Aunque el fotómetro de célula de selenio estaba demostrando ser exitoso, era difícil de usar y no muy sensible. El profesor de física de Illinois Jakob Kunz sugirió que Stebbins probara una célula fotoeléctrica. Kunz había estado experimentando con una célula fotoeléctrica mejorada que estaba basada en álcali . La célula de Kunz fue la predecesora del " ojo eléctrico " moderno. [6] Stebbins se fue de año sabático a Europa en el otoño de 1912. Mientras estaba fuera, Kunz y otro físico de Illinois, WF Schulz, probaron con éxito un fotómetro de célula fotoeléctrica en el observatorio.
Al regresar de su año sabático en agosto de 1913, Stebbins terminó su trabajo pionero con la celda de selenio y comenzó a trabajar con Kunz en el nuevo fotómetro.
En 1915, el objeto de estudio de Stebbins se convirtió en la estrella involucrada en el primer gran descubrimiento de Myers en el observatorio, Beta Lyrae. [5] Así comenzó un agresivo programa de investigación que produjo una serie de artículos en el Astrophysical Journal sobre las binarias eclipsantes Lambda Tauri , Algol, 1H Cassiopeiae (HR 8926), las variables elipsoidales π5 Orionis y b Persei, y Nova Aquilae ( V603 Aquilae ) en 1918. Stebbins y Kunz también viajaron a Wyoming para estudiar el eclipse solar del 8 de junio de 1918 . [5] El Dr. Elmer Dershem se unió al personal del observatorio en 1917 y reconstruyó el fotómetro en el verano de 1919. En 1922, Charles Wylie completó el primer doctorado en astronomía de Illinois por sus estudios fotoeléctricos de la cefeida Η Aquilae y Sigma Aquilae , notando sus variaciones debido a distorsiones de marea.
En 1913, Stebbins recibió el Premio Rumford de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias y, en 1915, la Medalla Henry Draper de la Academia Nacional de Ciencias. La investigación también recibió subvenciones del fondo Draper de la Academia Nacional de Ciencias y del Fondo Rumford de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias. Stebbins fue funcionario de la Sociedad Astronómica Estadounidense y fue uno de los delegados estadounidenses que asistieron en 1918 a la reunión organizativa de la Unión Astronómica Internacional en Bruselas.
Stebbins dejó la Universidad de Illinois en 1922 para trasladarse al Observatorio Washburn en Wisconsin y el Dr. Robert H. Baker asumió como nuevo Director del Observatorio de la Universidad de Illinois. Sin embargo, los descubrimientos y la ciencia continuaron en el observatorio de la universidad. [5]
Cuando Robert Baker llegó, continuó con un programa de fotometría fotoeléctrica centrado en las estrellas variables. Continuó utilizando el refractor de 12 pulgadas hasta 1927, cuando se construyó un nuevo fotómetro y se adjuntó al telescopio reflector de 30 pulgadas en el anexo del observatorio. [7] Supervisó a dos estudiantes de posgrado que trabajaron en este equipo a principios de la década de 1930. El 27 de mayo de 1933, la estrella Arcturus proporcionó luz que cayó sobre una fotocélula en el anexo del observatorio y envió una señal para inaugurar la Feria Mundial de Chicago . [5] [7]
La Gran Depresión pronto estaba en pleno apogeo [5] y el presupuesto del departamento cayó de $1000 a $200. Fue durante este tiempo que el Dr. Baker escribió varios libros. En 1930, escribió el libro de texto Astronomy , seguido en 1932 por The Universe Unfolding , y su revisión de Astronomy for Everyone de Simon Newcomb . En 1934, Baker describió un viaje imaginario a la luna en When the Stars Come Out . Su segundo libro de texto, An Introduction to Astronomy, también apareció en 1934. Introducing the Constellation se publicó en 1937 y, con la ayuda de Howard Zim en 1951, Stars: A Guide to the Heavens . Sus libros de texto se utilizaron en todo el país para cursos de astronomía de pregrado y fueron elogiados como clásicos.
Después de dos años sabáticos en Harvard, el interés de Baker pasó de la fotometría a la Vía Láctea. En 1939, el reflector de 30 pulgadas fue reemplazado por un telescopio fotográfico Ross y, entre 1939 y 1951, Baker utilizó el telescopio fotográfico del observatorio para ayudar a contar las estrellas en la Vía Láctea y determinar su distribución como parte del Circuito de Conteo de Estrellas de la Universidad de Harvard. [7] Esta sería la investigación principal hasta la jubilación de Baker en 1951. El refractor de 12 pulgadas solo se utilizó para instrucción, jornadas de puertas abiertas y para grupos escolares visitantes.
La universidad aumentó el tamaño del departamento y contrató al Dr. George C. McVittie como el próximo director. Después de su llegada en el otoño de 1952, McVittie comenzó la renovación de los principales instrumentos del observatorio. El refractor de 12 pulgadas y el telescopio de tránsito de 3 pulgadas fueron restaurados en 1954 por la JW Fecker Company. También comenzó a ampliar el cuerpo docente. El Dr. Stanley Wyatt se unió a la facultad en 1953, George Swenson e Ivan King en 1956, Kennth Yoss, John Dickel y James Kaler en 1964 y Edward Olson en 1966. Con la llegada de George Swenson, Illinois comenzó un programa de radioastronomía que dio como resultado el Observatorio de Radio Vermillion River , que se inauguró en 1962. El Observatorio Prairie era un observatorio óptico que constaba de un telescopio de 40 pulgadas y se completó en 1967. Cuando el Dr. McVittie se jubiló en 1971, el departamento, que contaba con un solo astrónomo, se había expandido a nueve profesores con intereses de investigación en relatividad, cosmología, mecánica celestial, teoría de perturbaciones, dinámica de cúmulos estelares, nebulosas planetarias, planetas, supernovas y radioastronomía. El departamento, que produjo solo cinco títulos avanzados antes de 1951, graduó a 29 estudiantes de maestría y 14 de doctorado durante la administración de McVittie.
El 4 de octubre de 1957, la misma noche del lanzamiento del Sputnik , estudiantes y profesores se reunieron en el observatorio y construyeron un radiointerferómetro improvisado. Publicaron las primeras efemérides precisas en la revista Nature en noviembre. Su éxito ayudó a generar impulso y financiación para el programa de radioastronomía.
El observatorio sufrió importantes renovaciones y ampliaciones en 1956 y 1966 para dar cabida a la creciente cantidad de profesores (véase la sección de arquitectura a continuación). En 1967, el telescopio de 12 pulgadas del observatorio realizó sus últimas observaciones fotométricas profesionales. [5] El Departamento de Astronomía de la Universidad de Illinois se mudó del edificio en 1979. En 1986, miles de personas se reunieron en el lugar para observar el viaje del cometa Halley hacia el interior del Sistema Solar . [5]
El observatorio ya no se utiliza con fines de investigación, aunque el telescopio todavía se utiliza como herramienta de enseñanza en las clases de astronomía de la universidad. [4] Además, la Sociedad Astronómica de la Universidad de Illinois utiliza el telescopio a menudo para la astronomía amateur y la astrofotografía. La cúpula del observatorio se sometió a una renovación que incluyó una nueva capa de pintura en 1996. [4]
En 2009, los profesores Leslie Looney y Benjamin McCall construyeron un espectrómetro en la planta baja del observatorio y conectaron un cable de fibra óptica al telescopio situado en la cúpula. Lo utilizaron para impartir una clase de astroquímica hasta que se rompió el haz de 50 fibras.
En 2013, el telescopio se desmontó de su montura, se sacó de la cúpula a través de la ranura de la misma y se colocó en un camión para ser enviado a Swarthmore, Pensilvania, para que Ray Museum Studios lo reacondicionara. Se limpiaron las ópticas del telescopio y se repintó el exterior. Mientras el telescopio estaba fuera, se volvió a pintar la cúpula, al igual que las paredes y el piso interiores. El costo total de la renovación fue de aproximadamente $54,000.
El instrumento principal es un refractor de 12 pulgadas de apertura libre y 15 pies de longitud focal. La óptica es de John A. Brashear de Pittsburgh y las partes mecánicas de Warner & Swasey Company de Cleveland. Los oculares proporcionan un aumento que va desde 130 a 720 aumentos.
Está montado sobre una columna rectangular de hierro fundido de dos toneladas de peso que reposa sobre el pilar de mampostería. A través de una puerta de vidrio en la columna se puede ver el reloj que hace que el telescopio gire hacia el oeste en sintonía con las estrellas, de modo que una estrella permanece a la vista mientras el astrónomo desee observarla. El telescopio gira sobre dos ejes en la parte superior de la columna. Un eje se inclina hacia arriba hacia el polo norte de los cielos; el otro forma un ángulo recto con él, y es a este último al que está unido el tubo del telescopio. Dos grandes círculos proporcionan escalas graduadas para localizar objetos por sus coordenadas. El instrumento puede girar sobre estos ejes hacia cualquier parte del cielo. Es un instrumento pesado, pero tan bien equilibrado que el astrónomo lo mueve fácilmente con una mano.
El círculo de tránsito principal era un telescopio combinado de tránsito y cenit de 3 pulgadas diseñado por Warner & Swasey especialmente para Illinois. El objetivo, de John Brashear, se mantenía en su lugar mediante una celda especial que compensaba las diferentes conductividades térmicas del latón y el vidrio, de modo que la temperatura no tenía ningún efecto sobre la ubicación o separación de las lentes. Designado como modelo M-505, el tránsito incluía un nivel de manejo, un micrómetro y un mecanismo de inversión incorporado. Este tránsito estaba ubicado en la sala de tránsitos del centro este, lo que permitía un acceso directo a la sala del reloj a través de una pequeña ventana. El instrumento costaba $1200 en 1896.
El círculo de tránsito era capaz de determinar tanto la ascensión recta como la declinación de una estrella, a diferencia del instrumento de tránsito más simple y común que solo puede determinar la ascensión recta. Un instrumento de este tipo también podía usarse para ajustar los relojes del observatorio observando estrellas estándar cuya posición se conocía con precisión.
Además, había otros tres telescopios de tránsito más pequeños, dos relojes de Clemens Riefler de Munich y otros accesorios, incluidos sextantes, cronómetros y herramientas de enseñanza.
El edificio, en sí, tiene un diseño de observatorio tradicional , estilo Renacimiento colonial, siguiendo un plan en T. La cúpula se eleva 35 pies (11 m) en el aire. [6] El observatorio fue construido sobre un plan en T de una sola planta, orientado al norte, de ladrillo romano de color beige (de Indiana ) y presenta dinteles y umbrales de piedra caliza . La cruz de la T tiene 75 pies (23 m) de largo de este a oeste y 25 pies (7,6 m) de profundidad, su tallo está ubicado al sur, centrado a lo largo del eje este-oeste y tiene 26 pies (7,9 m) de profundidad por 25 pies (7,6 m) de ancho. La torre de observación octogonal se eleva 25 pies (7,6 m) en el aire en la intersección de la T donde se convierte en una cúpula y continúa hasta una altura de 35 pies (11 m). A nivel del piso de la segunda sala ecuatorial, una balaustrada rodea el exterior de la torre. La torre está coronada por una gran placa circular de piedra caliza, que soporta el riel de la cúpula. En el interior, el diámetro de la cúpula es de 7,5 m y su cénit se encuentra a 7,3 m por encima del suelo. La ranura de la cúpula, que todavía funciona, tiene una abertura de 1100 mm y se puede abrir o cerrar a mano en segundos. La torre de la cúpula y la sala ecuatorial son originales, salvo por un motor que sustituyó al antiguo método de cuerda y polea para girar la cúpula. [6] En septiembre de 2014, el motor estaba en mantenimiento y el método de cuerda y polea estaba de nuevo en uso.
En el centro de la sala ecuatorial se encuentra el telescopio refractor de 12 pulgadas (300 mm) de 1896. Construido por la firma Warner and Swasey, Cleveland, Ohio , el telescopio está estabilizado sobre un pilar de ladrillo que se extiende hasta el lecho de roca y no está unido al edificio de ninguna manera. [6] El telescopio costó $4,500 y todavía tiene la silla del observador original mencionada en el contrato con Bevis and Company a un costo de $25. El vestíbulo de entrada, debajo de la sala ecuatorial, de forma octogonal, está centrado sobre un pilar de ladrillo. El vestíbulo de entrada conserva las escaleras originales, los postes de la escalera, las balaustradas y los pisos de madera; todavía se usa para su propósito original, el almacenamiento. [6]
Las alas este y oeste del edificio alguna vez albergaron una sala de tránsito. Cada una de las salas tenía un telescopio de tránsito montado sobre un pilar de ladrillo; los pilares aún son visibles en el sótano debajo de las salas de tránsito. Las salas de tránsito occidentales se convirtieron en espacio de oficinas en la década de 1920. Las salas de tránsito orientales se convirtieron en espacio de oficinas más recientemente. [6]
El exterior del edificio del observatorio tiene una cornisa de ladrillo , con alféizares y dinteles de piedra, un canal de agua de piedra, canaletas ornamentales y bajantes de cobre originales. La mayoría de las ventanas del edificio son de madera de guillotina y originales, al igual que el travesaño de la puerta de entrada principal y la escalera de hormigón. La balaustrada frontal original ha sido reemplazada, sin embargo, la escalera occidental y la balaustrada de hierro ornamental aún son originales. [6]
Aparte de la conversión de la sala de tránsito en espacio de oficinas, el edificio ha sido objeto de otras obras importantes en el pasado. La esquina suroeste del edificio se construyó en 1956, de ladrillo de color crema, para albergar aulas adicionales y espacio de oficina. La ampliación de 1956 se ocupó de reproducir casi todos los aspectos del edificio original, excepto el color. Otra importante ampliación se produjo en 1966 con la construcción del gran ala este. Del mismo ladrillo de color crema que la ampliación de 1956, también se intentó imitar los detalles más finos del edificio. La ampliación del ala este de 1966 proporcionó más espacio de oficina. Este proyecto también incluyó espacio para un nuevo cuarto oscuro y un laboratorio de radiotelescopio . [6] El sótano del observatorio y la cúpula que alberga el refractor todavía están en uso por el departamento de astronomía de la U de I y la Sociedad Astronómica de la Universidad de Illinois, una organización estudiantil en el campus. [4]
El observatorio tiene importancia en astronomía debido a su asociación con el desarrollo del selenio y la célula fotoeléctrica . La célula revolucionó la ciencia de la fotometría fotoeléctrica astronómica mediante el uso de electricidad para medir el brillo de las estrellas al proporcionar una medición más precisa y exacta en comparación con los métodos visuales y fotográficos comunes en ese momento. Esta rama de la astronomía mide la magnitud estelar . La investigación sobre fotometría se llevó a cabo en un telescopio refractor Warner y Swasey de 12 pulgadas (300 mm) en la sala ecuatorial del segundo piso. Como resultado del trabajo del Dr. Stebbins para determinar la magnitud estelar mediante fotometría fotoeléctrica, se convirtió en una técnica estándar. [6] Debido a esta importancia astronómica, el observatorio fue incluido en el Registro Nacional de Lugares Históricos el 6 de noviembre de 1986 y el 20 de diciembre de 1989, el Departamento del Interior de los EE. UU. designó al Observatorio de la Universidad de Illinois como Monumento Histórico Nacional . [3]
Notas
Lectura adicional
