Henrietta Leavitt* / Η γυναίκα που ανακάλυψε πώς να μετρήσουμε το Σύμπαν

 

 

Άρης Μύργιος, φυσικός

 

 Η ΑΥΓΗ (έντυπη έκδοση)

avgi.gr

 25.11.22

Henrietta Leavitt

Η ανακάλυψη των μεταβλητών αστέρων

Στις αρχές του 19ου αιώνα άρχισε να εδραιώνεται και να ωριμάζει η αστρονομική φασματοσκοπία, η μελέτη δηλαδή του φάσματος της εισερχόμενης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ενός αστρονομικού αντικειμένου με σκοπό να εξαχθούν συμπεράσματα για τη φυσική του και τη χημική του σύσταση. Η συστηματική και μεθοδευμένη δουλειά ενός ολοένα αυξανόμενου αριθμού παρατηρητών του νυκτερινού ουρανού οδήγησε στην καταγραφή ενός νέου τύπου αστέρων που παρουσίαζαν μεταβλητή λαμπρότητα.

Τελικά, οι νέοι αστέρες διαχωρίστηκαν από τους «συμβατικούς» σταθερής λαμπρότητας και σχηματίστηκε η, όπως αποδείχτηκε, πολυπληθής κατηγορία των μεταβλητών αστέρων, η οποία κατατμήθηκε περαιτέρω τα επόμενα χρόνια λόγω της προσθήκης και άλλων, διαφορετικών μεταξύ τους, τύπων. Δύο από τις σπουδαιότερες υποκατηγορίες είναι τα εκλειπτικά αστρικά συστήματα και οι παλλόμενοι αστέρες. Η πρώτη αναφέρεται σε διπλά (ή και πολλαπλά) εκλειπτικά συστήματα αστέρων που περιφέρονται γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους. Σε κατάλληλες γεωμετρικές συνθήκες αποκρύπτουν διαδοχικά ο ένας το άλλον, με το ίδιο τρόπο που η Σελήνη αποκρύπτει τον Ήλιο κατά τη διάρκεια των εκλείψεων, με αποτέλεσμα την περιοδική μείωση της συνολικής λαμπρότητας του συστήματος.

Η δεύτερη υποκατηγορία αναφέρεται σε μεμονωμένους αστέρες που παρουσιάζουν περιοδικές μεταβολές της λαμπρότητάς τους σε σχετικά μικρό για τα κοσμικά δεδομένα χρονικό διάστημα. Τα αίτια των αυξομειώσεων αυτών είναι ενδογενή και οφείλονται σε ταλαντώσεις και στην ταυτόχρονη μεταφορά ύλης και ενέργειας στο εσωτερικό τους. Παρόμοια συμπεριφορά παρουσιάζει, σε μικρότερη ένταση βέβαια, και ο αστέρας του δικού μας ηλιακού συστήματος, ο Ήλιος. Ο πρώτος από τους παλλόμενους, όπως ονομάστηκαν, αστέρες παρατηρήθηκε από τον Λουθηρανό πάστορα και ερασιτέχνη αστρονόμο David Frabricious στον Αστερισμό του Κήτους το 1596 μ.Χ.

Η πρωτοφανής συμπεριφορά του προκάλεσε τέτοιο δέος και θαυμασμό στους παρατηρητές της εποχής που τον ονόμασαν «Mira» (ή «Mirabilis»), δηλαδή «Θαύμα» ή «Θαυμαστός». Χρειάστηκε να μεσολαβήσουν δύο ολόκληροι αιώνες μεταξύ της πρώτης και της δεύτερης παρατήρησης παλλόμενου αστέρα, η οποία τελικά πραγματοποιήθηκε από τον αστρονόμο και παρατηρητή μεταβλητών αστέρων, John Goodricke. Αξίζει, δε, να σημειωθεί πως πιθανότατα η ανακάλυψη αυτή του στοίχισε τη ζωή, καθώς η συνεχής έκθεσή του στο κρύο κατά τη διάρκεια των νυκτερινών παρατηρήσεων του προκάλεσε πνευμονία που τον οδήγησε τελικά στον θάνατο σε ηλικία μόλις εικοσιενός ετών.

Η Henrietta Leavitt και το μέγεθος του Σύμπαντος

Βρισκόμαστε λοιπόν στα τέλη του 19ου και τις αρχές του 20ου αιώνα και οι ανακαλύψεις μεταβλητών αστέρων συνεχίζονται με αμείωτη ένταση. Σε μία εποχή που η ανάπτυξη ενός αξιόπιστου υπολογιστικού συστήματος ικανού να εκτελεί πολύπλοκους αυτοματοποιημένους υπολογισμούς ήταν ακόμη μακριά, τον ρόλο τον υπολογιστών αναλάμβανε ο άνθρωπος. Οι λεγόμενοι «ανθρώπινοι υπολογιστές» συγκροτούσαν μία ομάδα από εκπαιδευμένους επιστήμονες που ήταν επιφορτισμένοι με την εκτέλεση συνήθως εκτεταμένων, κοπιαστικών και τετριμμένων υπολογισμών με σκοπό να αποφορτίζουν τα μυαλά των διακεκριμένων, στη συντριπτική πλειοψηφία τους ανδρών, επιστημόνων. Συντεταγμένος λοιπόν με το κλίμα και τις συνήθειες τις εποχής ο διευθυντής του Αστεροσκοπείου του Χάρβαρντ, Edward Charles Pickering (1846 - 1919) επιστράτευσε μία ομάδα από περίπου 40 γυναίκες υψηλής ακαδημαϊκής μόρφωσης προκειμένου να καταπιαστούν με την ανάλυση των αυξανόμενων επιστημονικών δεδομένων. Ενδεικτικό της υποβάθμισης της εργασίας των γυναικών στην επιστήμη εκείνον τον καιρό είναι πως στους κόλπους του Χάρβαρντ διαδόθηκε σταδιακά το άκομψο προσωνύμιο «χαρέμι του Pickering».

Στο πλαίσιο αυτό ανέτειλε το άστρο της Henrietta Swan Leavitt (4 Ιουλίου 1868 - 12 Δεκεμβρίου 1921). Γεννημένη στη Μασαχουσέτη, η Henrietta έδειξε από νωρίς το τεράστιο ενδιαφέρον της για την επιστήμη της αστρονομίας, ενώ η ευρύτερη ακαδημαϊκή της μόρφωση περιλάμβανε σπουδές κλασσικής αρχαιότητας, καλών τεχνών, φιλοσοφίας, αναλυτικής γεωμετρίας, η οποία θα ήταν αρκετή για να της εξασφαλίσει ακαδημαϊκή καριέρα σε ένα λιγότερο ανδροκρατούμενο κοινωνικό πλαίσιο.

Ως υφιστάμενη του Pickering, για ένα αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα εθελοντικά και έπειτα με έναν αξιοπρεπή για την εποχή μισθό, εργαζόταν με ζήλο να φέρει σε πέρας μαζί με τις συναδέλφους της το δύσκολο και επίπονο έργο της ενδελεχούς μελέτης φωτογραφικών πλακών από παρατηρήσεις του Μεγάλου και του Μικρού Νέφους του Μαγγελάνου και της καταγραφής των αστέρων τους. Παρά τις αντιξοότητες η Leavitt εργάστηκε σκληρά και διέπρεψε ανακαλύπτοντας πάνω από 2.400 μεταβλητούς αστέρες, κάτι λιγότερο δηλαδή από τους μισούς από όσους έγιναν γνωστοί εκείνη την εποχή. Το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς της αφορούσε, ωστόσο, τους παλλόμενους μεταβλητούς αστέρες με την ονομασία Κηφείδες (Cepheids) που οφείλουν το όνομά τους στον πρώτο που ανακαλύφθηκε στον Αστερισμό του Κηφέα από τον αστρονόμο John Goodricke.

Καθώς η δουλειά της προχωρούσε, παρατήρησε πως η απόλυτη λαμπρότητά τους παρουσίαζε άμεση συσχέτιση με την περίοδο της αυξομείωσης της φαινόμενης (δηλαδή καταγραφόμενης) λαμπρότητάς τους. Η Henrietta έκανε την υπόθεση ότι οι Κηφείδες, ως μέλη των δύο Μαγγελανικών Νεφών, βρίσκονταν περίπου στην ίδια απόσταση, επομένως οι διαφορές στις καταγραφόμενες -φαινόμενες- λαμπρότητες τους θα πρέπει να ίσχυαν και για τις απόλυτες, με τον ίδιο τρόπο που μπορούμε να καταλάβουμε από μακριά ότι η διαφορά της λαμπρότητας που παρατηρούμε ανάμεσα σε έναν φάρο που περιστρέφεται και ένα φακό που αναβοσβήνει ο φαροφύλακάς του είναι πραγματική -δεν οφείλεται, δηλαδή, σε κάποια διαφορά της απόστασής τους από μας, αφού ξέρουμε ότι και ο φαροφύλακας βρίσκεται στον φάρο. Δημιουργώντας λοιπόν ένα γράφημα των δύο μεγεθών, ανακάλυψε τη σχέση αναλογίας που μοιράζονται μεταξύ τους και που έγινε αργότερα γνωστή ως «σχέση περιόδου - λαμπρότητας». Η σχέση αυτή δείχνει πως, όσο πιο λαμπρός είναι ένας Κηφείδης, τόσο πιο μεγάλη είναι η περίοδος αυξομείωσης της λαμπρότητάς του. Επομένως, στο νοητό παράδειγμα που δώσαμε, αν ο φάρος και ο φαροφύλακας ακολουθούσαν μία παρόμοια σχέση, θα έπρεπε ο φάρος να γυρνάει πιο αργά από ότι ο φαροφύλακας αναβοσβήνει τον φακό του. Επεκτείνοντας, αν παρατηρούσαμε φάρο ή φαροφύλακα σε άλλο σημείο του ορίζοντα, θα μπορούσαμε να εκτιμήσουμε την απόστασή του απλά μετρώντας το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών «αναβοσβημάτων» (περίοδος).

Ακολουθώντας αυτήν ακριβώς τη λογική, ο Δανός αστρονόμος Ejnar Hertzsprung (1873 -1967) αναγνώρισε αμέσως τη σπουδαιότητα της ανακάλυψης, καθώς αντιλήφθηκε πως μετρώντας απλώς την περίοδο αυξομείωσης της λαμπρότητας ενός Κηφείδη μπορούσε κανείς να μετρήσει την απόστασή του. Οι Κηφείδες λοιπόν, όπως και άλλες κατηγορίες παλλόμενων αστέρων με καλά καθορισμένες απόλυτες λαμπρότητες. χρησιμοποιούνται έκτοτε ως «Πρότυπα Κεριά» (Standard Candles) για τη μέτρηση ενδογαλαξιακών και εξωγαλαξιακών αποστάσεων. Η βαρυσήμαντη ανακάλυψη της Leavitt έδωσε επίσης τη δυνατότητα στον φημισμένο αστροφυσικό Edwin Hubble να μετρήσει, με τη βοήθεια των Κηφείδων και της σχέσης περιόδου-λαμπρότητας, την απόσταση των νεφελωμάτων της Ανδρομέδας και του Τριγώνου -M31 και Μ33, αντίστοιχα- και να τον οδηγήσει στο, σοκαριστικό για την εποχή, συμπέρασμα πως δεν πρόκειται για νεφελώματα, όπως θεωρούνταν εκείνον τον καιρό, αλλά για ξεχωριστούς γαλαξίες, έξω μάλιστα από τον δικό μας. Η διαπίστωση αυτή είχε πολύπλευρες επιπτώσεις στην κοσμοαντίληψή μας, αφού εκτόπισε τον Γαλαξία μας από το κέντρο του Σύμπαντος αποκαλύπτοντας την ασύλληπτη απεραντοσύνη του.

Παρελκόμενα μίας σπουδαίας ανακάλυψης

Παρά την τεράστια ερευνητική της δραστηριότητα και τη σημαντική της ανακάλυψη, η οποία πυροδότησε ραγδαίες εξελίξεις στην επιστήμη της Αστρονομίας, η Leavitt έλαβε ελάχιστη αναγνώριση για το έργο της. Αντίθετα, οι καριέρες πολλών από όσους επωφελήθηκαν από τα ευρήματά της εκτοξεύτηκαν, προσδίδοντάς τους φήμη και δόξα. Είναι χαρακτηριστικό πως αρχικά τα ευρήματά της δημοσιεύτηκαν με το όνομα του Pickering συνοδευμένα από μία μικρή αναφορά στο όνομά της, ενώ τον ίδιο παραγκωνισμό της επιφύλασσε και ο μετέπειτα διευθυντής του Χάρβαρντ, Harlow Shapley, διάδοχος του Pickering, ο οποίος απέκτησε φήμη από την, εξαιρετική δίχως αμφιβολία, έρευνά του πάνω στη σχέση περιόδου - λαμπρότητάς, με την ίδια να αναφέρεται ελάχιστα. Σοβαρή, χαμηλών τόνων και ανιδιοτελής από τη φύση της, η ίδια δεν διαμαρτυρήθηκε ούτε έδειξε κάποιου είδους δυσαρέσκεια ποτέ, αφού οι γυναίκες της εποχής ένιωθαν συχνά τυχερές απλώς επειδή εργάζονταν σε κάποιο πεδίο της επιστήμης.

Είναι, δε, αξιοσημείωτο το γεγονός ότι ο Σουηδός μαθηματικός Magnus Gösta Mittag-Leffler, βαθιά εντυπωσιασμένος από την ανακάλυψή της, προσπάθησε να αλληλογραφήσει μαζί της προκειμένου να τη θέσει υποψήφια για το Νόμπελ φυσικής του 1926, μόνο για να πληροφορηθεί ότι εκείνη είχε πεθάνει 4 χρόνια νωρίτερα. Ο George Johnson συγγραφέας του βιβλίου «Miss Leavitt’s Stars», τη χαρακτηρίζει ως τη «γυναίκα που ανακάλυψε πώς να μετρήσουμε το Σύμπαν».

Η Henrietta Leavitt αποτελεί ένα μόνο παράδειγμα του παραγκωνισμού που υπέστησαν γυναίκες που σε πείσμα του κατεστημένου της εποχής αποπειράθηκαν να υπερπηδήσουν όλα τα εμπόδια και να κερδίσουν μία θέση στην επιστημονική κοινότητα και σε κάποιες περιπτώσεις την αναγνώριση και τον σεβασμό από τους άνδρες ερευνητές. Ως τρανό παράδειγμα δεν θα μπορούσε να αναφερθεί άλλο από εκείνο της Marie Salomea Sklodowska-Curie (1867 - 1934).

Θα έλεγε κανείς ότι όλα τα παραπάνω συμπυκνώνονται και απεικονίζονται με τον πλέον γλαφυρό τρόπο σε μία φωτογραφία. Το πλαίσιο στο οποίο απαθανατίστηκε αυτή η συνάντηση κορυφής είναι ιστορικό και οι φιγούρες της φωτογραφίας, η οποία έχει χαρακτηριστεί ως η «ευφυέστερη φωτογραφία που έχει ληφθεί ποτέ», θεωρούνται ιερά τέρατα της επιστήμης του 20 αιώνα.

Ανάμεσά τους διακρίνει κανείς τους Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Paul Dirac, Niels Bohr, Max Planck και Albert Einstein. Η απουσία γυναικών σε αυτήν την ιδιαίτερη συντροφιά είναι κραυγαλέα, αλλά και ενδεικτική του κατεστημένου της εποχής. Μοναδική εκπρόσωπος του φύλου της, η ιδιοφυής φυσικός και χημικός Marie Sklodowska-Curie που μέχρι και σήμερα είναι ο μοναδικός άνθρωπος που έχει τιμηθεί με δύο βραβεία Νόμπελ από διαφορετικά πεδία της επιστήμης -ένα στο πεδίο της φυσικής και ένα στο πεδίο της χημείας.

Αντί επιλόγου

Στο σημείο αυτό ας μου επιτραπεί, αντί επιλόγου, να παραθέσω δύο πρόσφατα προσωπικά ερεθίσματα, φαινομενικά ασύνδετα μεταξύ τους, με έντονη, ωστόσο, κατά τη γνώμη μου σημειολογία, τα οποία θεωρώ σε σύμπνοια με το πνεύμα του παραπάνω κειμένου.

Ο George Carlin, ένας από τους επιδραστικότερους κωμικούς της γενιάς του, στο πλαίσιο του σκωπτικού σχολιασμού του για τη διαχρονική ματαιοδοξία του ανθρώπου να θεωρεί εαυτό σωτήρα του πλανήτη αναφέρει στον κωμικό του μονόλογο: «Αρεσκόμαστε στο να πιστεύουμε ότι είμαστε προηγμένοι και εξελιγμένοι επειδή μπορούμε να κατασκευάσουμε έναν υπολογιστή, να πετάξουμε ένα αεροπλάνο, να ταξιδέψουμε υποβρυχίως, μπορούμε να γράψουμε μία σονάτα, να ζωγραφίσουμε έναν πίνακα, να συνθέσουμε μία όπερα. Αλλά ξέρετε κάτι; Μόλις βγήκαμε από τη ζούγκλα σε αυτόν τον πλανήτη. Μόλις βγήκαμε από την αναθεματισμένη ζούγκλα. Στην πραγματικότητα είμαστε ημι-πολιτισμένα κτήνη, με καπέλα του μπέιζμπολ και αυτόματα όπλα» (από τον κωμικό μονόλογο «Life is Worth Losing», 2005).

Παρά την πάροδο χιλιάδων ετών από τις αρχαίες κοινωνίες τις Μεσοποταμίας από τις οποίες γράφτηκε, ένα κείμενο της εποχής σκαλισμένο σε σφηνοειδή γραφή, σκιαγραφεί και υπερτονίζει κατά τη γνώμη μου τον ισχυρισμό του Carlin για τη δύσκαμπτη πρόοδο του ανθρώπου σε κομβικά κοινωνικά ζητήματα. Την καταχώριση που ακολουθεί τη συναντά κανείς στο Μουσείου της Περγάμου του Βερολίνου, εντάσσεται στο νομικό πλαίσιο του κράτους της Ασσυρίας (μεταξύ 1450 και 1250 π.Χ) και αφορά στις γυναίκες.

Ένας, λοιπόν, από τους νόμους αυτούς αναφέρει: «αν η γυναίκα ενός άντρα περπατάει στον δρόμο και ένας άνδρας την αρπάξει και της πει “Θα κάνω σίγουρα συνουσία μαζί σου”, αν εκείνη δεν επιθυμεί και υπερασπιστεί τον εαυτό της και εκείνος την αρπάξει με εξαναγκασμό και τη βιάσει, τότε, είτε τον πιάσουν πάνω στη γυναίκα ενός άνδρα, είτε λόγω της μαρτυρίας της γυναίκας την οποία βίασε, οι πρεσβύτεροι θα τον διώξουν και θα τον θανατώσουν. Δεν υπάρχει καμία τιμωρία για τη γυναίκα». Αν λοιπόν ένας νόμος μίας προϊστορικής, ανδροκρατούμενης και βάναυσης για τα σημερινά δεδομένα κοινωνίας γραμμένος πριν από 3500 χρόνια νομιμοποιεί το δικαίωμα μίας γυναίκας να υπερασπιστεί τον εαυτό της, γιατί συζητάμε ακόμα για την ισότιμη αντιμετώπιση των δύο φύλων στην κοινωνία και την επιστήμη;

Άρης Μύργιος
Φυσικός

Πηγές:

29 Legendary Scientists Came Together in the “Most Intelligent Photo” Ever Taken, Madeleine Muzdakis, February 1, 2021.
https://mymodernmet.com/the-solvay-conference-photo/

Henrietta Leavitt - Celebrating the Forgotten Astronomer, Gael Mariani.
https://www.aavso.org/henrietta-leavitt-%E2%80%93-celebrating-forgotten-astronomer

Cepheid Variable Stars & Distance Determination
https://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/astrophysics/variable_cepheids.html

________________________

Ενριέττα Σ. Λίβιτ (1868-1921) - Βικιπαίδεια