Η αστρονόμος Vera Rubin (1928 – 2016)

Μια μεγάλη αστρονόμος, η συνεισφορά της οποίας άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε το σύμπαν, έφυγε από την ζωή την ημέρα των Χριστουγέννων σε ηλικία 88 ετών. H έρευνα της Vera Rubin σχετικά με τις κινήσεις των γαλαξιών απέδειξε την αναγκαιότητα ύπαρξης της σκοτεινής ύλης.
Την πρώτη νύξη σχετικά με την σκοτεινή ύλη έκανε για πρώτη φορά την δεκαετία του 1930 ο αστρονόμος Fritz Zwicky (Τσβίκι). Ο Zwicky παρατηρώντας ένα σμήνος γαλαξιών, διαπίστωσε ότι οι γαλαξίες κινούνταν τόσο γρήγορα που σύμφωνα με τους νόμους του Nεύτωνα, το σμήνος θα έπρεπε να έχει διαλυθεί. Η μόνη εξήγησh που έβρισκε για το ότι το σμήνος παρέμενε ενωμένο ήταν ότι θάπρεπε να περιέχει εκατοντάδες φορές περισσότερη ύλη απ’ όση βλέπουμε με τα τηλεσκόπιά μας. Αλλά οι περισσότεροι αστρονόμοι περιφρονούσαν τις απόψεις του. Σύμφωνα με τον ίδιο τον Zwicky, κάποια «σφαιρικά καθάρματα» της εποχής του – «σφαιρικά, γιατί απ’ όποια πλευρά κι αν τους εξετάσεις είναι καθάρματα» – του στέρησαν την αναγνώριση, κι έτσι οι ιδέες του αγνοήθηκαν παντελώς.
Έτσι, φτάσαμε στην δεκαετία του 1960, όταν η αστρονόμος Vera Rubin, ανακάλυψε ξανά το πρόβλημα σχετικά με την γαλαξιακή κίνηση. Μελετώντας την περιστροφή του Γαλαξία μας, η Rubin εντόπισε το ίδιο πρόβλημα που είχε ανακαλύψει ο Zwicky. Η αστρονομική κοινότητα τήρησε και απέναντί της στάση αδιαφορίας.

H Vera Rubin την δεκαετία του 1970 ( Photograph: Carnegie Institution/AP)

Η Vera Rubin αγνοήθηκε, εν μέρει επειδή ήταν γυναίκα. Με αρκετή πικρία θυμάται πως, όταν υπέβαλε αίτηση για σπουδές στη Φυσική, επειδή είχε πει στον υπεύθυνο εγγραφών ότι της άρεσε να ζωγραφίζει, την ώρα της συνέντευξης την ρώτησαν: «Σκεφτήκατε ποτέ να κάνετε καριέρα ζωγραφίζοντας αστρονομικά αντικείμενα;» Η φράση αυτή, θυμάται η Rubin, «έγινε κάτι σαν οικογενειακό σλόγκαν. Έκτοτε, κάθε φορά που σε κάποιον κάτι πήγαινε στραβά, του λέγαμε: «Σκέφτηκες ποτέ να κάνεις καριέρα ζωγραφίζοντας αστρονομικά αντικείμενα;»
Στο γυμνάσιο, όταν είπε στον καθηγητή της φυσικής πως την είχαν δεχτεί στο κολέγιο Vassar, εκείνος απάντησε: «Μια χαρά θα τα πας, αρκεί να μην ανακατευτείς με τις επιστήμες.» Αργότερα, ενθυμούμενη το παρελθόν, θα έλεγε: «Χρειάζεται τεράστια αυτοεκτίμηση για να μην καταρρεύσεις ακούγοντας τέτοια πράγματα.»
Η Rubin σπούδασε αστρονομία ως προπτυχιακή στο κολέγιο Vassar και ήθελε να εγγραφεί ως μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Princeton, αλλά οι γυναίκες δεν επιτρέπονταν στο μεταπτυχιακό πρόγραμμα αστρονομίας μέχρι το 1975.
Η αίτησή της στο Harvard έγινε δεκτή, αλλά τελικά αρνήθηκε γιατί στο μεταξύ είχε παντρευτεί και ακολούθησε τον σύζυγό της, που ήταν χημικός στο Cornel. (Στο κάτω μέρος της απαντητικής επιστολής που έλαβε από το Χάρβαρντ, υπήρχε μια χειρόγραφη υποσημείωση που έλεγε: «Αχ, εσείς οι γυναίκες! Κάθε φορά που βρίσκω μια καλή, μου παντρεύεται και τη χάνω.» )
Έτσι συνέχισε τις μεταπτυχιακές της σπουδές στο Cornell, όπου είχε ως καθηγητές τους Richard Feynman, Hans Bethe και Philip Morrison. Ολοκλήρωσε το διδακτορικό της το 1954, στο πανεπιστήμιο Georgetown, υπό την καθοδήγηση του George Gamow.

H Vera Rubin την δεκαετία του 1970 ( Photograph: Carnegie Institution/AP)

Οι πρώτες έρευνές της αφορούσαν την κίνηση των γαλαξιών, αποδεικνύοντας ότι εκτός από την ταχύτητα απομάκρυνσης εξαιτίας της διαστολής του σύμπαντος, οι περισσότεροι γαλαξίες έχουν μικρές ιδιαίτερες κινήσεις που οφείλονται στην βαρυτική έλξη από την συσσώρευσή τους σε σμήνη. Ταυτόχρονα στήριζε την οικογένειά της – απέκτησε τέσσερα παιδιά – διδάσκοντας με μερική απασχόληση σε κολέγιο. Σιγά-σιγά άρχισε να επιβάλλεται στην αστρονομική κοινότητα, και το 1965 ήταν η πρώτη γυναίκα που της επετράπη να χρησιμοποιήσει για παρατηρήσεις το τηλεσκόπιο στο Αστεροσκοπείο Palomar.
Ως γνωστόν όταν παρατηρούμε τους γαλαξίες του σύμπαντος διαπιστώνουμε ότι απομακρύνονται από μας, εξαιτίας της διαστολής του σύμαπντος, κάτι που διαπίστωσε πρώτος ο Edwin Hubble. Όταν όμως παρατηρούμε έναν σπειροειδή γαλαξία, τότε ενδέχεται κατά την ιδιο-περιστροφή του, η μια πλευρά του να περιστρέφεται προς το μέρος μας, ενώ η άλλη απομακρύνεται από εμάς. Σ’ αυτή την περίπτωση οι γραμμές απορρόφησης του φωτός που εκπέμπεται από διαφορετικά τμήματά του θα είναι μετατοπισμένες, σε σύγκριση με τη θέση τους στα φάσματα που μετρούνται στα εργαστήρια της Γης. Όμως, η πλευρά που περιστρέφεται προς το μέρος μας θα παρουσιάζει μια ελαφρώς μικρότερη ταχύτητα απομάκρυνσης, οπότε οι φασματικές γραμμές που προέρχονται από αυτήν θα εμφανίζουν αναλογικά μικρότερη μετατόπιση προς το ερυθρό. Παρόμοια, η άλλη πλευρά του γαλαξία θα πρέπει να δίνει φασματικές γραμμές περισσότερο μετατοπισμένες προς το ερυθρό. Εφόσον ο βαθμός μετατόπισης προς το ερυθρό είναι ευθέως ανάλογος προς την ταχύτητα του αντικειμένου που εκπέμπει το φως, καθώς σαρώνουμε έναν γαλαξία, η σχετική μετατόπιση μιας δεδομένης γραμμής απορρόφησης σε σύγκριση με τη μέση γαλαξιακή μετατόπιση Hubble θα πρέπει να καθορίζει άμεσα τη σχετική ταχύτητα του αντικειμένου προς το κέντρο του γαλαξία. Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να προσδιορίσουμε πως μεταβάλλεται με τη μετατόπιση προς το ερυθρό η τροχιακή ταχύτητα αντικειμένων ως προς το γαλαξιακό κέντρο. Πάρα πολλές τέτοιες αναλύσεις είχε πραγματοποιήσει η Vera Rubin και οι συνεργάτες της στο ινστιτούτο Carnegie αποδεικνύοντας ότι οι ταχύτητες περιστροφής συναρτήσει της απόστασης από το κέντρο των γαλαξιών δεν γίνεται εξηγηθούν χωρίς την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης.
Η προσεγμένη δουλειά της Rubin άρχισε σιγά σιγά να πείθει την αστρονομική κοινότητα ότι απ’ τους υπολογισμούς μας έλειπε ένα μεγάλο μέρος από την μάζα των γαλαξιών. Μέχρι το 1978, η Rubin και οι συνεργάτες της είχαν εξετάσει έντεκα σπειροειδείς γαλαξίες. Όλοι τους κινούνταν τόσο γρήγορα που, σύμφωνα με τους νόμους του νεύτωνα, θα έπρεπε να είχαν διασκορπιστεί. Την ίδια χρονιά ο ολλανδός ραδιοαστρονόμος Albert Bosma, δημοσίευσε την πληρέστερη μέχρι τότε ανάλυση δώδεκα σπειροειδών γαλαξιών που παρουσίαζαν την ίδια ανωμαλία. Αυτό φάνηκε τελικά να πείθει την αστρονομική κοινότητα για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης – παρά το γεγονός ότι μέχρι και σήμερα δεν έχουμε την έχουμε ανιχνεύσει άμεσα στο εργαστήριο κι ούτε έχουμε κατανοήσει την δομή της!
Για το έργο της η Rubin τιμήθηκε με πολλά βραβεία, μεταξύ των οποίων το χρυσό μετάλλιο της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας – ήταν η δεύτερη γυναίκα που έλαβε το βραβείο αυτό, μετά την Caroline Herschel το 1828 – και το Εθνικό Μετάλλιο Επιστημών για το πρωτοποριακό της έργο σχετικά με την σκοτεινή ύλη.

πηγές:https://physicsgg.me/

  en.wikipedia.org – blogs.scientificamerican.com– «Παράλληλοι Κόσμοι», Michio Kaku Εκδόσεις Τραυλός, 2005 – Ken Croswell, The Universe at Midnight: Observations Illuminating the Cosmos, The Free Press 2001