Henry Norris Russell

Figlio di un pastore Presbiteriano, la madre e la nonna materna avevano vinto premi in matematica. Quando aveva 5 anni gli avevano mostrato il transito di Venere del 1882 (il precedente di quello del 2004) e lo ricordò per tutta la vita. Fino a 12 anni studiò in famiglia poi a Princeton. Al College la sua materia preferita era la matematica (e per lo sport l’alpinismo), ma il prof. Charles Augustus Young, primo Direttore dell’Osservatorio di Princeton ed eccellente insegnante, stimolò i suoi interessi in astronomia e lo segui negli studi fino alla laurea ottenuta a 19 anni nel 1897 insigni cum laude (una precisazione mai usata prima né dopo a Princeton). Sotto la guida di Charles proseguì gli studi fino al Ph.D. ottenuto summa cum laude nel 1900.

Dal 1903 al 1905 si recò a Cambridge con una borsa di studio di ricerca della Carnegie Institution e lavorò con Arthur Robert Hinks alla misura di parallassi. Tornato a Princeton trascorse tutta la sua carriera in quell’Università, per 60 anni. Assistente di astronomia, nominato nel 1905 da Woodrow Wilson, il futuro Presidente degli Stati Uniti, allora Presidente della Università di Princeton, divenne poi Professore Ordinario nel 1911 e Direttore dell’Osservatorio nel 1912. Nel 1927 i laureati del 1897, in occasione del 30° anniversario, vollero onorare il loro professore istituendo la Cattedra Charles A. Young di Astronomia che fu affidata per primo al loro compagno di studi Norris Russell.

Nel 1947 al suo pensionamento fu Professore Emerito e continuò la sua attività di ricerca fino alla morte.

Dal 1912 cominciò ad occuparsi di spettri stellari e notò una regolarità nella relazione tra luminosità, il colore e la classe spettrale: se infatti si mette in grafico la classe spettrale in funzione della luminosità si ottengono bande nelle quali si collocano tutte le stelle. Questo era già stato notato da Ejnar Hertzsprung, un astronomo danese, allievo ed assistente di Karl Schwarzschild, che però l’aveva pubblicato solo in un periodico divulgativo. Schwarzschild inviò il lavoro a Russell che ammise di non averlo conosciuto e da allora questa relazione prende il nome di diagramma Hertzsprung-Russell (H-R). Fu presentata ad un meeting della Royal Astronomical Society e Arthur Eddington la usò come punto di partenza per la sua fisica stellare e, nel suo The Internal Constitution of the Stars del 1926, tentò di spiegare fisicamente come le stelle entravano nel diagramma, ma al tempo non si conosceva la fonte di energia delle stelle (termonucleare) e nemmeno la costituzione chimica. Dopo gli anni ’40 quando si poté dare una spiegazione fisica dell’evoluzione stellare dalle giganti rosse alle nane bianche, il diagramma H-R rimane solo una utile presentazione grafica dell’evoluzione stellare.

Attirò a Princeton un gruppo di eccellenti studenti che andranno ad occupare posizioni di prestigio nella ricerca astronomica, tra cui Harlow Shapley, Ph.D. 1913, che divenne Direttore dell’Osservatorio di Harvard, Donald H.Menzel, Ph.D. 1924, successore di Shapley ad Harvard, Lyman Spitzer jr., Ph.D. 1938 successore di Russell a Princeton.

Con molti dei suoi studenti condusse ricerche e pubblicò lavori, in modo speciale con Shapley uno studio dell’analisi delle curve di luce nelle eclissi delle stelle binarie, determinando in questo modo molte masse stellari e stabilendo che molte Cefeidi (stelle variabili) non erano binarie, ma pulsanti.

Con la sua assistente Charlotte E. Moore (poi Sitterly) determinò le masse di un migliaio di stelle binarie con metodi statistici.

Fu un pioniere dell’uso della fisica atomica per l’analisi delle stelle, dando un contributo fondamentale alla fondazione della moderna astrofisica. Nello studio degli spettri degli atomi con più elettroni, con la teoria di Bohr, introdusse, insieme al fisico di Harvard Frederick A. Saunders, un accoppiamento tra momento angolare orbitale e momento angolare di spin chiamato accoppiamento Russell-Saunders (o L-S).

Analizzò le condizioni fisiche e la composizione chimica delle atmosfere stellari, valutando l’abbondanza relativa degli elementi. La sua asserzione sulla preponderante presenza di idrogeno nell’atmosfera solare (On the composition of the Sun’s Atmosphere, 1929) fu accettata solo dopo una lunga controversia ed è ora uno dei fatti fondamentali della cosmologia. In realtà l’ipotesi dell’abbondanza di idrogeno nel Sole era stata avanzata da Cecilia Payne-Gaposchkin nella sua tesi di dottorato del 1925, e Russell, supervisionando la tesi, la sconsigliò di proporla in attesa di poter avere maggiori conferme della teoria della ionizzazione sulla quale si basava. Si convinse e la confermò quattro anni dopo una corrispondenza con Walter S. Adams dell’Osservatorio di Mount Wilson che visitava regolarmente per lunghi periodi dal 1921.

Nel 1927 sposò Isla Swinton , di vent’anni più giovane, ed ebbero cinque figli.

Pubblicò un trattato in due volumi insieme ai colleghi Raymond Smith Dugan e John Quincy Stewart, Astronomy: A Revision of Young’s Manual of Astronomy (1927-1938-1945), che restò il libro di testo di riferimento di Astronomia in USA per almeno vent’anni. Il primo volume The Solar System (tr.it. Il sistema solare, Mondadori, Milano, 1941) diede l’avvio ai moderni studi sui pianeti e il secondo Astrophysics and Stellar Astronomy rese popolare l’idea che le proprietà di una stella (raggio, temperatura, luminosità) dipendono dalla massa e dalla composizione chimica e siccome questa cambia nel tempo ne risulta l’evoluzione stellare.

Si dedicò intensamente alla divulgazione con conferenze e scritti e tenne per 43 anni una rubrica di astronomia su Scientific American.

Tra le sue 241 pubblicazioni in astronomia e fisica, molti scritti in collaborazione coi colleghi di Princeton od Harvard, ci sono anche un lavoro col professore di inglese Robert Root sull’astronomia planetaria nel Troilus di Chaucer e uno “sulla navigazione con aeroplani” scritto dopo molti voli sperimentali fino a 16000 piedi di altezza e 105 miglia all’ora durante la Prima Guerra mondiale come consulente del Governo.

La sua posizione di leader degli astronomi americani gli fu riconosciuta con la presidenza della American Astronomical Society dal ’34 al ‘37, nonché della American Association for the Advancement of Science nel 1933.

Tra i riconoscimenti ebbe tutti i più prestigiosi: la Medaglia Bruce dell’Astronomical Society of the Pacific, la Medaglia d’Oro della inglese Royal Astronomical Society, due medaglie dall’Accademia delle Scienze di Parigi (Lalande e Janssen), la medaglia Rumford della AAAS, la medaglia Franklin, la medaglia Henry Draper dell’Accademia nazionale delle Scienze. Ottenne numerose lauree onorarie ed era socio della Royal Astronomical Society, della Royal Society di Londra, dell’Accademia delle Scienze di Parigi; il Messico gli conferì l’Ordine dell’Aquila Atzeca ed emise un francobollo in suo onore.

Il suo allievo Lyman Spitzer jr. lo descrive come un insegnante entusiasta capace di catturare l’interesse degli studenti per ore oltre l’orario di lezione, ma anche come uomo dai molteplici interessi: viaggi in tutto il mondo, letture di poesie e prosa, intrattenitore dei nipotini con costruzioni di navi, palle, animali di carta. Harold Shapley gli riconosce una cultura enciclopedica dalla Bibbia fino ai fiori del New Jersey. Era anche interessato al cosiddetto conflitto tra scienza e fede, che per lui potevano coesistere, e su questo tenne alcune letture a Yale raccolte in un volume Fate and Freedom (1927).

A lui sono dedicati un cratere lunare, un cratere su Marte, l’asteroide 1762/ Russell e le Henry Norris Russell Lectures della American Astronomical Society.