Henrietta Swan Leavitt

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Henrietta Swan Leavitt
Leavitt aavso.jpg
Henrietta Swan Leavitt
Életrajzi adatok
Született 1868. július 4.
Lancaster, Massachusetts állam, USA
Elhunyt 1921. december 12. (53 évesen)
Cambridge, Massachusetts állam, USA
Ismeretes mint A változócsillagok fényességváltozási periódusa és a fényesség közötti összefüggés felfedezője
Nemzetiség amerikai
Iskolái
Felsőoktatási
intézmény
(nem járt főiskolára)
Pályafutása
Szakterület csillagászat
Kutatási terület változócsillagok
Munkahelyek
Harvard College Observatory „emberi számítógép”

Hatással volt Edward Charles Pickering

Henrietta Swan Leavitt (1868. július 4. – 1921. december 12.) amerikai amatőr csillagász.

Henrietta Swan Leavitt a változócsillagok fényességváltozási periódusa és a fényesség közötti összefüggés felfedezője. Az összefüggés alkalmazásával állapítják meg a csillagászok a világegyetem távoli pontjainak távolságát.

Korai évek és tanulmányok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Henrietta Swan Leavitt apja George Roswell Leavitt lelkipásztor, anyja Henrietta Swan (Kendrick).[1] A család ősei között volt John Leavitt, egy angol puritán tengerész, aki a 17. század elején telepedett le Massachusetts Bay Colony-ban (ma Boston környéke).[2] A család nevét akkoriban még „Levett”-nek betűzték.

Henrietta Swan Leavitt 1886 és 1888 között az Ohio-i Oberlinben lévő, majd a radcliffe-i középiskolába járt, 1892-ben végzett. Csillagászattal csak az iskola negyedik évében találkozott.

Leavittnek egészségi problémái voltak, amik következtében a radcliffe-i középiskola végzése alatt fokozatosan megsüketült.[3]

Szakmai karrier[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Harvard egyik csillagásza, Edward Charles Pickering által összeállított csoport, akik „emberi számítógép”-ként dolgoztak. A csoportot csak nők alkották, köztük volt Leavitt, Annie Jump Cannon, Williamina Fleming és Antonia Maury

A radcliffe-i középiskola befejezése után 1893-ban a Harvard College Observatory-ban kezdett dolgozni, ahol „emberi számítógép”-ként alkalmazták több más asszonnyal együtt.

A munka egyfajta kiváltságnak számított. Tudományos területen dolgozni szokatlan volt egy nő számára, és a csillagászat napról napra fontosabbá vált. Edward Charles Pickering, az obszervatórium vezetője tudatában volt annak is, hogy a nőkre bízott munka egyhangú és unalmas, amire nem kapott volna hasonlóan képzett férfiakat ilyen alacsony fizetésért. (az 1900-as évek elején a nőknek nem volt szabad csillagászati távcsövet kezelniük)[4].

A feladat az obszervatórium által készített fotólemezek katalogizálása és a rajtuk található objektumok fényesség szerinti osztályozása volt.[5]

Edward Pickering ambiciózus tervet dolgozott ki. A fényképfelvételek már 1849-től kezdve gyűltek, és nem volt elég emberi kapacitás ezek rendszerezésére. Pickering elvárása az volt, hogy a felvételeken lévő csillagok fényesség alapján legyenek besorolva, lehetőleg standard értékeket használva. A képeken több ezer csillag képe volt és a gyűjtemény folyamatosan növekedett. Leavitt nagy szorgalommal látta el a munkát. Kezdetnek 64 csillagot választott ki az északi-sarki terület fölött, majd újabb csillagokat adott hozzá, így kialakult saját technikája, amivel 21-es magnitúdóig be tudta sorolni a csillagokat. A következő tizenöt évben Leavitt 108 égi területen alkalmazta az általa kifejlesztett besorolási rendszert, amihez már a világ minden tájáról érkeztek felvételek. A felvételek felbecsülhetetlen értékűek voltak a csillagászok számára. A rendszert még évtizedeken át használták, egészen a számítógépek alkalmazásáig, amik pontosabb fényességmérést tettek lehetővé. Ezen a projekten kívül, ami önmagában is hatalmas teljesítmény volt, Leavitt más dolgot is elért, ami nagyban előre lendítette a csillagászatot. A Harvard obszervatórium teleszkópja, amit Peruban, a Boyden állomáson üzemeltettek, ezrével készítette a felvételeket a Magellán-felhőkről (amik csak a déli féltekéről láthatók). Leavitt ezeket is átvizsgálta és észrevette, hogy bizonyos típusú csillagok ezeken a felvételeken sűrűbben fordulnak elő, mint más felvételeken. Ezek a változócsillagok (vagy cefeidák, a Delta Cepheus neve után) voltak. A munka technikája az volt, hogy egy negatív és egy más időpontban készült pozitív felvételt egymás fölé illesztettek. A nem változó fényerejű csillagok nem látszottak, a változók viszont fehér vagy fekete pontként jelentkeztek. 1904 és 1905 között ezzel a technikával Leavitt 1054 változócsillagot fedezett fel a Magellán-felhőkben. [6]

Leavitt írásának címlapja: 1777 változócsillag a Magellán-felhőkben, A Harvard College obszervatórium évkönyve, 1908

Leavitt 1907-ben megbetegedett, de 1908-ban visszatért a munkához. 1908-ban az intézet megjelentetett egy rövidke írást A Harvard College obszervatórium évkönyvé-ben, amit Leavitt készített 1777 változócsillag adatai alapján. Ezek között volt az a 17 változócsillag a Kis Magellán-felhőben, amiket Leavitt részletesen megvizsgált. Észrevette, hogy a csillagok nagyon különböztek egymástól: minél hosszabb volt a ciklus (a fényességi periódus 1,25 és 127 nap közé esett), annál nagyobb volt a fényesség maximuma. Ugyanígy, a hasonló ciklusú cefeidák majdnem azonos fényességűek voltak. Ez azt jelenti, hogy ha van az égbolton két azonos ciklusú cefeida, de az egyik halványabb a másiknál, akkor a halványabb csillag a másikhoz képest meghatározható távolságban van. Így a cefeidák nagy léptékű távolságmérésre használhatók a látható univerzumban.[7]

Az írására senki sem figyelt fel. Pickering bizonyára elég fontosnak tartotta a Leavitt által talált eredményeket ahhoz, hogy az intézet évkönyv-ében megjelenjenek, de sem ő, sem más csillagász nem ismerte fel ennek igazi jelentőségét. Leavitt nem volt demonstráló típus, de kitartott felfedezése mellett és újabb bizonyítékokat keresett. Ebben az időben is a Pickering-féle projekten dolgozott, az égbolt más területein, de talált időt rá, hogy további 8 cefeida-változócsillagot mérjen fel a Kis Magellán-felhőben, amik fényessége és ciklusa közötti összefüggés megegyezett azzal, amit a korábbi megfigyelései mutattak.

1912-ben ezekkel az újabb adatokkal bővítette az írást, és megerősítette korábbi következtetését. A mindössze három oldalas írás Pickering neve alatt jelent meg, de ő megjegyezte, hogy azt Miss Leavitt készítette. A leírásban egy táblázat és két grafikon volt.[8]

A számszerű összefüggés grafikusan ábrázolva egy görbét ad ki, ami egyenessé válik, ha a periódus logaritmusát vesszük.[9]

A második bekezdés végén ezt írja: „Figyelemre méltó összefüggés van ezeknek a változócsillagoknak a fényessége és annak hossza között. A H.A. 60, No. 4-ban [utalás az 1908-ban megjelent saját munkájára] felhívtuk a figyelmet arra a tényre, hogy a legfényesebb változócsillagoknak van egyúttal a leghosszabb periódusidejük, de érezhető volt, hogy ezek száma túl kicsi volt ahhoz, hogy következtetést vonjunk le belőle. Nyolc további változócsillag periódusa lett meghatározva azóta, és ezek ugyanahhoz a törvényhez illeszkednek.”

Leavitt az egyszerűség kedvéért feltételezte, hogy a Magellán-felhőkben lévő változócsillagok egyforma távolságban vannak tőlünk (ezt az egyszerűsítést az óriási távolság miatt lehet megtenni).

A 38 éves dán csillagász, Ejnar Hertzsprung, aki Potsdamban dolgozott, az írás második megjelenésekor felismerte az összefüggés jelentőségét. Ha egy cefeida-változó fényességét meghatározza a periódus hossza, akkor minden csillag, aminek ugyanez a ciklusa, ugyanolyan fényes, függetlenül attól, hogy mi a Földön fényesebbnek vagy halványabbnak látjuk. Az abszolút fényesség (a teljes kisugárzott energiamennyiség, amit a csillag kibocsát magából minden irányba) és a látszó fényesség (a Földön lévő távcsővel érzékelhető sugárzás) összehasonlításával kiszámíthatjuk a csillag távolságát a Földtől.

Hogy megbizonyosodjon Leavitt következtetésének helyességéről, Hertzsprung kiszámította 13 további cefeida abszolút fényességét a Tejút más részein, majd összehasonlította az eredményeket Leavitt munkájával. Majd egy lépéssel tovább ment, és kiszámította a Föld távolságát a Kis Magellán-felhőtől. Erre 30 000 fényévet kapott. Ez sokkal nagyobb érték volt, mint amit addig bárki bármelyik égi objektum távolságára vonatkoztatott. Nyomdahiba következtében Hertzsprung cikkében 3 000 fényév jelent meg. Mindazonáltal a dán csillagász volt az első, aki csillagászati távolság meghatározására a cefeidákra érvényes összefüggést használta.

Henry Norris Russell, a Princetoni Egyetem csillagászati részlegének vezetője is érdekesnek találta Leavitt eredményét, és nem tudva Hertzsprung vizsgálódásairól, ugyanazt a 13 csillagot választotta ki ellenőrzés céljából. Russell is hasonló következtetésre jutott, mint Hertzsprung: az adatok ezekre a csillagokra is érvényesek voltak, tehát a következtetések helyesek. Russell legtehetségesebb diákja, Harlow Shapley 1911 őszén érkezett a Princetonba, miután lediplomázott a Columbia Egyetemen. Russell és Shapley közösen kezdtek dolgozni számos problémán. Shapley a cefeidák kérdésével is foglalkozott, a következő néhány évben további cefeidákat keresett. 1918-ra a periódus-fényesség összefüggés táblázata már 230 csillagot tartalmazott, sokat közülük ebben az időszakban fedeztek fel.

Russell becslése a Kis Magellán-felhő távolságára 80 000 fényév volt. Harlow Shapley a számításai alapján, amihez a cefeidákra vonatkozó eredményeket használta fel, a Tejútrendszer átmérőjére még merészebb értéket kapott, ami szerinte 300 000 fényévet tesz ki. Ez egyúttal azt jelentette, hogy a Föld nem a Galaxis középpontjában van, hanem annak peremterületén. Sok vezető csillagász erősen kételkedett ennek valódiságában. Shapley egyik legzajosabb ellenfele Heber D. Curtis volt a Lick obszervatóriumból, egy csillagászokból álló csoport vezetője, akik arra az eredményre jutottak, hogy a spirálködök, amiket a legjobb távcsövek is csak elmosódott foltként mutatnak, a Tejútrendszerhez hasonlóan más galaxisok. Ugyanakkor Curtis számításai szerint a Tejútrendszer nem lehet több, mint 30 000 fényév átmérőjű.

A Shapley által a Tejútrendszerre megállapított hatalmas méret azt jelentette volna, hogy ezek a spirálködök is a Tejútrendszer részei. Bár Shapley hajlott arra a feltételezésre, hogy több galaxis létezhet, úgy gondolta, hogy a spirálködök nem csillagokból, hanem csak forgó gázból állnak.

A Shapley–Curtis-vita[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

1920 körül éles vita tárgya volt, hogy más galaxisok a Tejútrendszeren belül, vagy kívül vannak-e. A kisebb távolság mellett érvelők szerint ha kívül vannak, akkor az Androméda távolsága a 108 fényév nagyságrendjébe esne, és a csillagászok ezt akkoriban nem fogadták volna el. A Szélkerék-galaxis spirálkarjának forgási sebessége megközelítette, vagy meghaladta volna a fénysebességet, amiről abban az időben már ismert volt, hogy nem léphető túl.

Az ellentábor rámutatott, hogy az Andromédában több nóva van, mint a Tejútrendszerben (ami ellentmondás, ha az Androméda a Tejútrendszeren belül lenne). A forgási sebesség meghatározásában kételkedtek (ez valóban téves adat volt, a Szélkerék-galaxis forgása egy emberöltőn belül nem észlelhető).

A nagy távolságok meghatározására vonatkozó kétféle elképzelés közötti ellentét miatt az Amerikai Tudományos Akadémia ülést szervezett, amit 1920 áprilisában tartottak Washingtonban. Tárgya ez volt: „A világegyetem mérete”. Henrietta Swan Leavitt nem volt jelen a megbeszélésen - annak ellenére, hogy a vita az őáltala felfedezett periódus-fényesség összefüggésből indult ki, illetve az erre épülő távolságmeghatározásokon folyt - hiszen sem megfelelő szakmai pozíciója, sem megfelelő végzettsége nem volt hozzá, hogy meghívják. Voltak azonban néhányan, akik azt gondolták róla, hogy briliáns elme, és ezek között volt Harlow Shapley is.

Egy másik személy, aki hiányzott a megbeszélésről (amit később „the Great Debate”, am. „nagy vita” néven emlegettek), a 38-éves Edwin Powell Hubble volt, aki úgy gondolta, helyes Curtisnek az az elképzelése, hogy több galaxis létezik. Hubble a Mount Wilsonban dolgozott, Kaliforniában, ahol a korábbi években Shapley is tevékenykedett, így ott kollégák voltak és ismerték, de nem kedvelték egymást. Shapley Missouri államból származott, és volt benne egy adag „falusi fiú” ingerlékenység, míg Hubble felsőbb társadalmi osztályból származó, Rhodes-ösztöndíjjal végzett tudós volt. Shapley lenézte Hubble bizonyítványait; azt, hogy a nála kissé fiatalabb férfi eredetiben olvasott klasszikusokat, köztük görög és latin szerzők műveit, dilettantizmusnak tekintette. Mégis Edwin Hubble volt az, aki a Leavitt által felfedezett összefüggést a cefeidák periódusa és fényessége között a leginkább kiterjesztette.

Megfigyelések[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

1923-ban üzembe helyezték a Mount Wilson új, 2,5 m-es távcsövét. Ezzel első ízben vált láthatóvá, hogy az Androméda-köd addig homályosnak látszó közepe valójában nem gázból, hanem csillagokból áll. Harlow Shapley tehát tévedett ezzel kapcsolatban, és a köd távolságának megállapításában is. Leavitt felfedezését felhasználva, és Shapley saját kutatásainak adataira alapozva (amiben további 200 cefeida adatai szerepeltek), Hubble számításai szerint az Androméda-köd távolsága a Földtől legalább 900 000 fényév, és nyilvánvalóan nem része a Tejútrendszerünknek, még akkor sem, ha Shapley erre vonatkozó becslését figyelembe vesszük. Az azóta bekövetkezett műszaki és elméleti haladás következtében, és Hubble későbbi munkái alapján az Androméda-köd távolsága jelenlegi tudásunk szerint több mint 2 millió fényév.

1910 és 1920 között Vesto Melvin Slipher a Lowell obszervatóriumból kimutatta, hogy a ködök színképvonalai enyhén kék-, illetve vöröseltolódást mutatnak, ami azt jelenti, hogy felénk közeledő (ez a kékeltolódás, mint az Androméda-köd esetén), illetve távolodó (a vöröseltolódás esetén) mozgást végeznek. Ezekre a megfigyelésekre alapozva Hubble 1929-ben kimutatta, hogy néhány közeli galaxis kivételével (ezek közé tartozik az Androméda-köd) a galaxisok távolodnak egymástól.

Abban az időben nem tudták, hogy a „köd”-nek látszó objektumok is galaxisok, és jóval a Tejútrendszeren kívül fekszenek. Ezek távolsága a nagy távolság, és az ebből adódó kis szögeltérés miatt a parallax-módszerrel nem volt meghatározható. A változócsillagoknál talált összefüggés adta a kulcsot ezeknek az extrém távolságoknak a meghatározásához. Cefeida-típusú változócsillagokat találtak más galaxisokban is, így az Androméda-galaxisban is (1923-1924-ben Edwin Hubble). A cefeidák fontos bizonyítékkal szolgáltattak arra a tényre, hogy ezek a galaxisok jóval a Tejútrendszeren kívül helyezkednek el.

Leavitt munkájának eredménye hozzájárult ahhoz, hogy a világegyetem méretét ma sokkal nagyobbnak gondoljuk, mint őelőtte szokásos volt.

1921-re, amikor Harlow Shapley vette át az obszervatórium irányítását, Leavitt lett az asztrofotometriai osztály vezetője. Azonban az év végére a rákbetegség legyőzte és meghalt. A Leavitt család sírhelyén temették el a Cambridge-i temetőben (Massachusetts állam).

Hubble sokszor hangoztatta, hogy Leavitt Nobel-díjat érdemelne a munkájáért.[10] Gösta Mittag-Leffler, a Svéd Tudományos Akadémia nevében 1924-ben elindította az előterjesztést a Nobel-díj odaítéléséért Leavittnek, és csak akkor tudta meg, hogy már három évvel korábban meghalt.[11] A nevezési folyamatot leállították, mivel a Nobel-díj nem adható a díjazandó halála után.

Leavitt tagja volt a Phi Beta Kappa társaságnak; az egyetemi nők szervezetének; az amerikai csillagászati és asztrofizikai társaságnak; a tudományos haladás amerikai szervezetének; tiszteletbeli tagja volt a változócsillagok amerikai szervezetének. Korai halála nem csak családja, kollégái, hanem a tudományos társadalom számára is tragédia volt.

Tiszteletbeli elismerések[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Forrás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • John Malone: It Doesn't Take a Rocket Scientist - Great Amateurs of Science, John Wiley and Sons, 2002, ISBN 0-471-41431-X

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Gregory M. Lamb. „Before computers, there were these humans...”, Christian Science Monitor, 2005. július 5. (Hozzáférés ideje: 2007. május 18.) 
  2. Out of Shadows: Contributions of Twentieth-century Women to Physics, Nina Byers, Gary Williams, Cambridge University Press, 2006, ISBN 0-521-82197-5, 9780521821971
  3. Hamblin, Jacob Darwin. Science in the early twentieth century: an encyclopedia. ABC-CLIO, 181–184. o (2005). ISBN 1851096655 
  4. Exploratorium note
  5. Leavitt önkéntesként, ingyen kezdett dolgozni Pickering számára 1893-ban. Később, mint „számítógép” heti 10 dollárt 50 centet kapott. Pickering a változócsillagok tanulmányozását bízta Leavittre. „Pickering nyilvánvalóan nem számított arra, hogy Leavitt korszakalkotó felfedezést fog tenni a változócsillagok terén.” Írta Jeremy Bernstein tudományos szakíró a The Los Angeles Times-ban L.A.Times cikk.
  6. John Malone: It Doesn't Take a Rocket Scientist - Great Amateurs of Science, John Wiley and Sons, 2002, p.59., ISBN 0-471-41431-X
  7. Leavitt, Henrietta S. "1777 Variables in the Magellanic Clouds". Annals of Harvard College Observatory. LX(IV) (1908) 87-110
  8. Miss Leavitt in Pickering, Edward C. "Periods of 25 Variable Stars in the Small Magellanic Cloud" Harvard College Observatory Circular 173 (1912) 1-3.
  9. Kerri Malatesta: Delta Cephei. American Association of Variable Star Observers, 2010. július 16
  10. Ventrudo, (2009)
  11. Singh, Simon. Big Bang: The Origin of the Universe. HarperCollins (2005). ISBN 0007162219 

Irodalom[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ventrudo, Brian (November 19, 2009), "Mile Markers to the Galaxies", One-Minute Astronomer, <http://www.oneminuteastronomer.com/2009/11/19/mile-markers-galaxies>

  • Christianson, Gale E. Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae. New York: Farrar, Straus and Giroux, 1995. - This is a splendid biography of a very great and very complicated man that gives the work of Harriet Swan Leavitt its proper due.
  • Weinberg, Steven. The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe. New York: Basic Books, 1977. - Although a great deal has happened in physics and astronomy since 1977 (including a 1979 Nobel Prize in Physics for its author), this remains a classic work on the developments that led to the Big Bang theory.
  • Lang, Harry G. Silence of the Spheres: The Deaf Experience in the History of Science. Westport, CT: Bergin and Garvey, 1994. - This book, researched over many years, includes brief biographies of both Harriet Swan Leavitt and John Goodricke.

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fordítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Henrietta Swan Leavitt című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.