Henrietta Swan Leavitt - Henrietta Swan Leavitt

Henrietta Swan Leavittová
Horní část těla a obličej Henrietta Swan Leavitt
narozený 4. července 1868
Zemřel 12. prosince 1921 (1921-12-12)(53 let)
Alma mater Radcliffe College , Oberlin College
Známý jako Leavittův zákon: vztah perioda-svítivost pro proměnné cefeid
Vědecká kariéra
Pole Astronomie
Instituce Harvardská Univerzita

Henrietta Swan Leavitt ( / l ɛ v ɪ t / , 4.7.1868 - prosinec 12, 1921) byl americký astronom . Absolventka Radcliffe College pracovala na Harvard College Observatory jako „ počítač “, jehož úkolem bylo zkoumat fotografické desky za účelem měření a katalogizace jasnosti hvězd. Tato práce ji přivedla k objevu vztahu mezi svítivostí a periodou proměnných cefeid . Leavittův objev poskytl astronomům první „ standardní svíčku“." pomocí kterého lze měřit vzdálenost ke vzdáleným galaxiím .

Než Leavitt objevil vztah mezi periodou a svítivostí pro proměnné cefeid, jediné techniky dostupné astronomům pro měření vzdálenosti ke hvězdě byly založeny na paralaxe a triangulaci . Takové techniky lze použít pouze pro měření vzdáleností do stovek světelných let . Leavittova práce umožnila astronomům měřit vzdálenosti až do asi 20 milionů světelných let. V důsledku toho je nyní známo, že naše vlastní galaxie, Mléčná dráha , má průměr asi 100 000 světelných let. Po Leavittově smrti Edwin Hubble použil Leavittův vztah perioda-svítivost spolu s galaktickými spektrálními posuny, které poprvé změřil Vesto Slipher na Lowellově observatoři , aby zjistil, že se vesmír rozpíná (viz Hubbleův zákon ).

Životopis

Raná léta a vzdělání

Henrietta Swan Leavittová se narodila v Lancasteru ve státě Massachusetts jako dcera kongregačního duchovního církve George Roswella Leavitta a jeho manželky Henrietty Swan Kendrickové. Byla potomkem diakona Johna Leavitta , anglického puritánského krejčího, který se na počátku 17. století usadil v kolonii Massachusetts Bay . (V raných záznamech z Massachusetts bylo příjmení hláskováno „Levett“.) Henrietta Leavittová zůstala po celý život hluboce věřící a oddaná své církvi.

Leavitt navštěvoval Oberlin College, než přestoupil na Harvard University 's Society for the Collegiate Instruction of Women (později Radcliffe College ), kde v roce 1892 získal bakalářský titul. Na Oberlinu a Harvardu Leavitt studoval široký učební plán, který zahrnoval latinu a klasickou řečtinu, výtvarná umění. , filozofie, analytická geometrie a počet. Až ve čtvrtém ročníku vysoké školy Leavitt absolvovala kurz astronomie, ve kterém získala A–. Leavitt také začala pracovat jako jedna z „počítačů“ na observatoři Harvard College , kterou najal její ředitel Edward Charles Pickering, aby měřila a katalogizovala jas hvězd, jak se objevily ve sbírce fotografických desek observatoře . (Na počátku 20. století nesměly ženy obsluhovat dalekohledy, ale vědecká data byla na fotografických deskách.)

V roce 1893 získala Leavitt kredity za postgraduální studium astronomie za svou práci na observatoři Harvard College, ale tento titul nikdy nedokončila. V roce 1898 se stala členkou Harvardu. Leavitt opustil observatoř, aby podnikl dvě cesty do Evropy a absolvoval stáž jako umělecký asistent na Beloit College ve Wisconsinu. V této době onemocněla nemocí, která vedla k postupné ztrátě sluchu.

Astronomická kariéra

Žena sedí u stolu a píše, s krátkými vlasy, bílou halenkou a vestou s dlouhými rukávy
Leavitt pracuje u svého stolu na observatoři Harvard College
The Harvard Computers, skupina ženských počítačů na observatoři Harvard College, která pracovala pro astronoma Edwarda Charlese Pickeringa. Skupina zahrnovala Annie Jump Cannon , Williamina Fleming a Antonia Maury .

Leavitt se vrátila na Harvard College Observatory ze svých cest v roce 1903. Protože Leavitt měla nezávislé prostředky, Pickering jí zpočátku nemusel platit. Později dostávala 0,30 dolaru (odpovídá 8,64 dolaru v roce 2020), hodinu za svou práci, přičemž dostávala pouze 10,50 dolaru (odpovídá 302,44 dolaru v roce 2020) týdně. Údajně byla „pracovitá, seriózní…, málo se věnovala frivolním činnostem a nezištně oddaná své rodině, církvi a kariéře“. Jednou z žen, se kterou Leavitt pracoval na Harvardské observatoři, byla Annie Jump Cannon , která se podělila o zkušenost s hluchotou.

Pickering pověřil Leavitta studiem proměnných hvězd Malého a Velkého Magellanova mračna , jak byly zaznamenány na fotografických deskách pořízených pomocí Bruce Astrograph z Boydenovy stanice Harvardské observatoře v Arequipě v Peru . Identifikovala 1 777 proměnných hvězd. V roce 1908 zveřejnila své výsledky v Annals of the Astronomical Observatory of Harvard College , přičemž poznamenala, že jasnější proměnné měly delší periodu.

Spiknutí z papíru připraveného Leavittem v roce 1912. Vodorovná osa je logaritmus období odpovídající cefeidy a svislá osa je její velikost . Nakreslené čáry spojují body odpovídající minimální a maximální jasnosti hvězd.

V jiném článku publikovaném v roce 1912 se Leavitt pečlivě zabýval vztahem mezi periodami a jasností vzorku 25 proměnných cefeid v Malém Magellanově mračnu. Tento dokument byl sdělen a podepsán Edwardem Pickeringem, ale první věta naznačuje, že jej „připravila slečna Leavittová“. Leavittová vytvořila graf velikosti versus logaritmus periody a určila, že podle jejích vlastních slov,

Mezi každou ze dvou sérií bodů odpovídajících maximům a minimům lze snadno nakreslit přímku, což ukazuje, že existuje jednoduchý vztah mezi jasem proměnných cefeid a jejich periodami.

Potom použila zjednodušující předpoklad, že všechny cefeidy v Malém Magellanově mračnu byly přibližně ve stejné vzdálenosti, takže jejich vnitřní jasnost mohla být odvozena z jejich zdánlivé jasnosti zaznamenané na fotografických deskách až do měřítka od vzdálenosti k Magellanovým mračnům byly dosud neznámé. Vyjádřila naději, že budou změřeny paralaxy některých cefeid, což se brzy stalo, což umožnilo zkalibrovat její stupnici svítivosti periody. Tato úvaha nechá Leavitt prokázat, že logaritmus tohoto období je přímo úměrná logaritmu průměrné vnitřní optické hvězdy světelnosti (což je množství energie vyzařované hvězdy ve viditelném spektru ).

Leavitt také vyvinul a nadále zdokonaloval Harvardský standard pro fotografická měření, logaritmickou stupnici, která řadí hvězdy podle jasnosti nad 17 magnitud. Nejprve analyzovala 299 desek ze 13 dalekohledů, aby sestrojila svou stupnici, která byla přijata Mezinárodním výborem fotografických veličin v roce 1913.

V roce 1913 Leavitt objevil T Pyxidis , opakující se novu v Pyxis a jednu z nejčastějších opakujících se nov na obloze s erupcemi pozorovanými v letech 1890, 1902, 1920, 1944, 1967 a 2011.

Leavitt byla členkou Phi Beta Kappa , Americké asociace univerzitních žen , Americké astronomické a astrofyzikální společnosti , Americké asociace pro pokrok ve vědě a čestnou členkou Americké asociace pozorovatelů proměnných hvězd . V roce 1921, kdy Harlow Shapley převzal funkci ředitele observatoře, byl Leavitt jmenován vedoucím hvězdné fotometrie . Koncem toho roku podlehla rakovině a byla pohřbena na pozemku rodiny Leavittových na hřbitově Cambridge v Cambridge, Massachusetts .

Vědecký dopad

Leavitt v roce 1921

Podle vědeckého spisovatele Jeremyho Bernsteina se „proměnné hvězdy zajímaly už léta, ale když studovala tyto desky, pochybuji, že si Pickering myslela, že udělá významný objev – takový, který nakonec změní astronomii.“ Vztah mezi periodou a svítivostí pro cefeidy, nyní známý jako „Leavittův zákon“, udělal z hvězd první „ standardní svíčku “ v astronomii, což vědcům umožnilo vypočítat vzdálenosti ke hvězdám příliš vzdáleným na to, aby mohla být užitečná pozorování hvězdné paralaxy . Rok poté, co Leavitt oznámila své výsledky, Ejnar Hertzsprung určil vzdálenost několika cefeid v Mléčné dráze a že s touto kalibrací bylo možné přesně určit vzdálenost ke kterékoli cefeidě.

Cefeidy byly brzy detekovány v jiných galaxiích, jako je Andromeda (zejména Edwinem Hubblem v letech 1923–24), a staly se důležitou součástí důkazu, že „spirální mlhoviny“ jsou nezávislé galaxie umístěné daleko mimo naši vlastní Mléčnou dráhu . Leavittův objev by tedy navždy změnil náš obraz vesmíru, protože přiměl Harlowa Shapleyho, aby přesunul naše Slunce ze středu galaxie ve „ Velké debatě “ a Edwina Hubbla, aby přesunul naši galaxii ze středu vesmíru.

Leavittův objev způsobu, jak přesně měřit vzdálenosti v mezigalaktickém měřítku, připravil cestu moderní astronomii k pochopení struktury a měřítka vesmíru. Úspěchy Edwina Hubbla , amerického astronoma, který prokázal, že se vesmír rozpíná, také umožnil Leavittův průkopnický výzkum. Hubble často říkal, že Leavitt si za svou práci zaslouží Nobelovu cenu. Matematik Gösta Mittag-Leffler , člen švédské akademie věd , se ji pokusil nominovat na tuto cenu v roce 1925, jen aby se dozvěděl, že zemřela na rakovinu o tři roky dříve. (Nobelova cena se neuděluje posmrtně.)

Proměnné cefeid umožňují astronomům měřit vzdálenosti až do asi 20 milionů světelných let. Ještě větší vzdálenosti lze nyní měřit pomocí teoretické maximální hmotnosti bílých trpaslíků vypočítané Subrahmanyanem Chandrasekharem .

Nemoc a smrt

Památník rodiny Leavittových na hřbitově v Cambridge

Leavittova vědecká práce na Harvardu byla často přerušována nemocí a rodinnými povinnostmi. Její brzká smrt ve věku 53 let na rakovinu žaludku byla jejími kolegy považována za tragédii z důvodů, které přesahovaly její vědecké úspěchy. Její kolega Solon I. Bailey ve svém nekrologu napsal, že „měla šťastnou, radostnou, schopnost oceňovat vše, co bylo hodné a milého na druhých, a měla povahu tak plnou slunce, že se pro ni stal veškerý život. krásné a plné smyslu."

„Sedí na vrcholu mírného kopce,“ píše George Johnson ve své biografii o Leavittovi, „to místo je označeno vysokým šestiúhelníkovým monumentem, na jehož vrcholu je umístěna zeměkoule držená na podstavci z mramoru. Její strýc Erasmus Darwin Leavitt a jeho rodina je tam také pohřbena spolu s dalšími Leavitty“. Pamětní deska připomínající Henriettu a její dva sourozence, Miru a Roswella, je připevněna na jedné straně pomníku. Nedaleko jsou hroby Henryho a Williama Jamesových . Na hrobě není žádný epitaf připomínající úspěchy Henrietty Leavittové v astronomii.

Posmrtná vyznamenání

Knihy a divadelní hry

Lauren Gundersonová napsala hru Tichá obloha , která následovala Leavittovu cestu od jejího přijetí na Harvardu až po její smrt.

George Johnson napsal biografii Hvězdy slečny Leavittové , která prostřednictvím příběhu o Leavittové ukazuje triumfy pokroku žen ve vědě.

Robert Burleigh napsal biografii Look Up!: Henrietta Leavitt, Pioneering Woman Astronomer pro mladší publikum. Je psána pro čtyřleté až osmileté děti.

Theo Strassell napsal hru „The Troubling Things We Do“, absurdní kus, který podrobně popisuje život Henrietty Leavittové, mezi jinými vědci z její éry.

Viz také

Reference

Další čtení

Zdroje

externí odkazy