Вера Флоренс Купер Рубин ( / ˈr uːb ɪ n / ; 23 июля 1928 г. — 25 декабря 2016 г.) — американский астроном , которая была пионером в изучении скоростей вращения галактик . [1] [2] Она обнаружила несоответствие между предсказанным и наблюдаемым угловым движением галактик, изучая кривые вращения галактик . Эти результаты были позже подтверждены в течение последующих десятилетий. Её работа по проблеме вращения галактик цитировалась другими как доказательство существования тёмной материи . [3] Обсерватория Веры К. Рубин в Чили названа в её честь. [4]
Начав свою академическую карьеру в качестве единственного студента-астронома в колледже Вассара , Рубин продолжила обучение в аспирантуре Корнеллского и Джорджтаунского университетов , где наблюдала отклонения от потока Хаббла в галактиках и предоставила доказательства существования галактических сверхскоплений . [1] [5] На протяжении всей своей карьеры она была удостоена наград за свою работу, получив, среди прочего, медаль Брюса , золотую медаль Королевского астрономического общества и Национальную медаль науки. [5] [6]
Рубин провела свою жизнь, выступая за женщин в науке , и была известна своим наставничеством для начинающих женщин-астрономов. The New York Times описала ее наследие как «введение изменений масштаба Коперника » в космологической теории . [1] [5]
Вера Купер родилась 23 июля 1928 года в Филадельфии , штат Пенсильвания. Она была младшей из двух сестёр. Её родители были еврейскими иммигрантами из Восточной Европы. Песах Кобчефский, родившийся в Вильнюсе, Литва (тогда часть Польши) и англизировавший своё имя на Филиппа Купера, стал инженером-электриком [7] и работал в Bell Telephone . Он женился на Роуз Эпплбаум, которая была родом из Бессарабии (в современной Молдове ). Они познакомились в Bell, где Роуз работала до тех пор, пока не поженились. [1] [7]
Куперы переехали в Вашингтон, округ Колумбия, в 1938 году, [1] где десятилетняя Вера заинтересовалась астрономией, наблюдая за звездами из своего окна. [1] [8] «Даже тогда меня больше интересовал вопрос, чем ответ», — вспоминала она. «В раннем возрасте я решила, что мы живем в очень любопытном мире». [9] Она построила грубый телескоп из картона вместе со своим отцом и начала наблюдать и отслеживать метеоры . [10] [11] [12] Она училась в старшей школе Кулиджа , которую окончила в 1944 году. [11]
Старшая сестра Рубин, Рут Купер Берг, была адвокатом, позже работала судьей по административным делам в Министерстве обороны США . [7] Ее отец, математически одаренный инженер-электрик, поддерживал ее страсть, помогая ей построить телескоп.
Рубин вдохновилась на получение бакалаврского образования в колледже Вассар (тогда это была школа для женщин), а также ее вдохновила Мария Митчелл , которая была профессором в том же колледже в 1865 году. [1] Она проигнорировала совет, который она получила от учителя естественных наук в старшей школе, чтобы избежать научной карьеры и стать художником. [1] [10] Она окончила Phi Beta Kappa [13] и получила степень бакалавра по астрономии в 1948 году, [10] став единственной выпускницей по астрономии в том году. [6] [14] Она попыталась поступить в аспирантуру Принстона , но ей отказали из-за ее пола. [1] [5] [14] Принстон не принимал женщин в качестве аспирантов по астрономии еще 27 лет. [6] Рубин также отклонила предложение Гарвардского университета .
Она вышла замуж в 1948 году, и ее муж, Роберт Джошуа Рубин , был аспирантом Корнелльского университета. [2] [10]
Затем Рубин поступила в Корнеллский университет и получила степень магистра в 1951 году. [8] [11] Во время обучения в аспирантуре она изучала движения 109 галактик и сделала одно из первых наблюдений отклонений от потока Хаббла (как галактики удаляются друг от друга). [5] [10] [15] Она работала с астрономом Мартой Карпентер над галактической динамикой и училась у Филиппа Моррисона , Ганса Бете и Ричарда Фейнмана . [12] [16] Хотя вывод, к которому она пришла — что существует орбитальное движение галактик вокруг определенного полюса — был опровергнут, идея о том, что галактики движутся, осталась верной и послужила толчком для дальнейших исследований. [10] Ее исследования также предоставили первые доказательства существования сверхгалактической плоскости . Эта информация и обнаруженные ею данные были чрезвычайно спорными. После того, как она боролась за то, чтобы ей разрешили представить свою работу в Американском астрономическом обществе, несмотря на то, что она была явно беременна , ей без промедления отказали, и о статье забыли. [12]
Рубин получила докторскую степень в Джорджтаунском университете, единственном университете в Вашингтоне, округ Колумбия, который предлагал ученую степень по астрономии. [5] [17]
Ей было 23 года, и она была беременна, когда начала изучать докторантуру, а у Рубинов дома был один маленький ребенок. [6] Она начала посещать занятия у Фрэнсиса Гейдена , который порекомендовал ее Джорджу Гамову из соседнего Университета Джорджа Вашингтона , ее будущему научному руководителю. [18] Ее диссертация, завершенная в 1954 году, пришла к выводу, что галактики группируются, а не хаотично распределяются по Вселенной, спорная идея, не поддержанная другими в течение двух десятилетий. [5] [10] [17] [19] Во время обучения в аспирантуре она столкнулась с обескураживающим сексизмом; в одном случае ей не разрешили встретиться со своим научным руководителем в его кабинете, потому что женщинам не разрешалось находиться в этой части Католического университета. [1] [10]
В течение следующих одиннадцати лет Рубин занимала различные академические должности. В течение года она работала преподавателем математики и физики в колледже Монтгомери . С 1955 по 1965 год она работала в Джорджтаунском университете научным сотрудником-астрономом, преподавателем (1959–1962) и, наконец, доцентом астрономии (1962–1965). [1] [19] В 1965 году она присоединилась к Институту Карнеги в Вашингтоне (позже названному Научным институтом Карнеги) в качестве сотрудника кафедры земного магнетизма . [1] [19] [20] Там она встретила своего давнего соратника, производителя инструментов Кента Форда . [10] Поскольку у нее были маленькие дети, большую часть работы она выполняла дома. [11]
В 1963 году Рубин начала годичное сотрудничество с Джеффри и Маргарет Бербидж , в ходе которого она провела свои первые наблюдения вращения галактик, используя 82-дюймовый телескоп обсерватории Макдональда . [10] Во время своей работы в Институте Карнеги Рубин подала заявку на проведение наблюдений в Паломарской обсерватории в 1965 году, несмотря на то, что в здании не было удобств для женщин. [21] Она создала свой собственный женский туалет, обойдя отсутствие удобств, доступных для нее. Она стала первой женщиной-астрономом, которая проводила там наблюдения. [1] [5] [22]
В Институте Карнеги Рубин начала работу над своей спорной диссертацией о скоплениях галактик с Фордом [19], проведя сотни наблюдений с использованием спектрографа Форда с электронно-оптической трубкой . [23] Этот усилитель изображения позволил разрешить спектры астрономических объектов, которые ранее были слишком тусклыми для спектрального анализа. [10] [23] Эффект Рубина-Форда , кажущаяся анизотропия в расширении Вселенной в масштабе 100 миллионов световых лет, был обнаружен в ходе исследований спиральных галактик , в частности, галактики Андромеды , выбранной за ее яркость и близость к Земле. [12] [24] Идея о пекулярном движении в таком масштабе во Вселенной была весьма спорным предложением, которое впервые было опубликовано в журналах в 1976 году. Оно было отклонено ведущими астрономами, но в конечном итоге было доказано, что оно верно. [5] [12] Этот эффект теперь известен как крупномасштабное потоковое распространение. [22] Пара также кратко изучала квазары , которые были открыты в 1963 году и были популярной темой исследований. [10] [12]
Желая избежать спорных областей астрономии, включая квазары и галактическое движение, Рубин начала изучать вращение и внешние пределы галактик, интерес к чему возник благодаря ее сотрудничеству с Бербиджами. [10] Она исследовала кривые вращения спиральных галактик, снова начав с Андромеды, изучая их самый внешний материал. Она наблюдала плоские кривые вращения: самые внешние компоненты галактики двигались так же быстро, как и те, что были близки к центру. [25] Она также обнаружила несоответствие между предсказанным угловым движением галактик на основе видимого света и наблюдаемым движением. [26] Ее исследования показали, что спиральные галактики вращаются достаточно быстро, чтобы разлететься на части, если бы их удерживала вместе только гравитация составляющих их звезд; поскольку они остаются нетронутыми, их должно удерживать вместе большое количество невидимой массы, загадка, которая стала известна как проблема вращения галактик. [5] [25]
Результаты Рубина стали цитироваться как доказательство того, что спиральные галактики окружены гало темной материи . [27] [5] [10] Расчеты Рубина показали, что галактики должны содержать по крайней мере в пять-десять раз больше массы, чем можно наблюдать напрямую на основе света, излучаемого обычной материей. [28] [29] Результаты Рубина были подтверждены в последующие десятилетия, [1] и стали первыми убедительными результатами, подтверждающими теорию темной материи, первоначально предложенную Фрицем Цвикки в 1930-х годах. [1] [12] [30] Эти данные были подтверждены радиоастрономами, открытием космического микроволнового фона и изображениями гравитационного линзирования . [10] [12] Однако Рубин не исключила [31] альтернативные модели темной материи, также вдохновленные ее измерениями. [5] Она и ее исследования обсуждались в сериале PBS 1991 года «Астрономы» . [32]
Другой областью интересов Рубин было явление противовращения в галактиках. Ее открытие того, что часть газа и звезд двигались в противоположном направлении к вращению остальной части галактики, бросило вызов господствующей теории о том, что весь материал в галактике движется в одном направлении, и предоставило первые доказательства слияния галактик и процесса, посредством которого галактики изначально формировались. [22]
Взгляд Рубин на историю работы над движением галактик был представлен в обзоре «Сто лет вращающихся галактик» для Publications of the Astronomical Society of the Pacific в 2000 году. Это была адаптация лекции, которую она прочитала в 1996 году по случаю получения Золотой медали Королевского астрономического общества , став второй женщиной, удостоенной такой чести, через 168 лет после того, как Каролина Гершель получила медаль в 1828 году. [5] [33] В 2002 году журнал Discover признал Рубин одной из 50 самых важных женщин в науке. [34] Она продолжала свои исследования и наставничество до своей смерти в 2016 году. [10]
20 декабря 2019 года Большой синоптический обзорный телескоп был переименован в Обсерваторию Веры К. Рубин в знак признания вклада Рубин в изучение темной материи и ее откровенной поддержки равного отношения и представительства женщин в науке. [35] [36] [37] [ 38] [39] Обсерватория расположена на горе в Серро-Пачон , Чили , и наблюдения будут сосредоточены на изучении темной материи и темной энергии . По состоянию на 2024 год чрезвычайно гибкий телескоп будет готов, и его полная эксплуатация ожидается в течение следующего года [40]
Когда Рубин была избрана в Национальную академию наук, она стала второй женщиной-астрономом в ее рядах после своей коллеги Маргарет Бербидж. [10] Рубин так и не получила Нобелевскую премию, хотя физики, такие как Лиза Рэндалл и Эмили Левек, утверждали, что это было упущением. [12] [41] Сандра Фабер и Нета Бахалл описывали ее как одного из астрономов, которые проложили путь другим женщинам в этой области, как «путеводную звезду» для тех, кто хотел иметь семьи и карьеру в астрономии. Ребекка Оппенгеймер также вспоминала, что наставничество Рубин было важным для ее ранней карьеры. [1] [28] [16] [25] [42]
Рубин умерла в ночь на 25 декабря 2016 года от осложнений, связанных с деменцией . [1] [11] [43] Президент Института Карнеги, где она выполнила большую часть своей работы и исследований, назвал ее «национальным достоянием». [6] [28]
Институт Карнеги создал фонд постдокторских исследований в честь Рубин, [28] [44] а Отдел динамической астрономии Американского астрономического общества назвал Премию Веры Рубин за раннюю карьеру в ее честь. [45] [46]
Рубин была представлена в анимированном сегменте 13-го и последнего эпизода « Космоса: Космическая одиссея» . [47] Область на Марсе , хребет Веры Рубин, названа в ее честь, а астероид 5726 Рубин был назван в ее честь. [48]
6 ноября 2020 года в космос был запущен спутник, названный в ее честь ( ÑuSat 18 или «Вера», COSPAR 2020-079K).
Рубин будет отмечена на 25-центовой монете США в 2025 году в рамках заключительного года программы американских женщин по выпуску 25-центовых монет . [49]
2 июня 2024 года компания Nvidia объявила, что следующее поколение ее ускорителей для центров обработки данных будет названо в честь Веры (CPU) Рубин (GPU). [50]
Туманность Верубин, которая появляется в третьем сезоне сериала «Звездный путь: Дискавери», названа в честь Рубина. [51]
«То, что находится между звездами: как Вера Рубин открыла большую часть Вселенной» — детская книга Сандры Никель и Эйми Сикуро. [52]
Вера Купер Рубин была замужем за Робертом Джошуа Рубином с 1948 года до его смерти в 2008 году. [22] [68] У нее были дети, когда она училась в аспирантуре в Корнелле, и она продолжала работать над своими исследованиями, воспитывая их маленьких детей. [1] Все четверо их детей получили докторские степени в области естественных наук или математики: Дэвид (родился в 1950 году) — геолог из Геологической службы США ; Джудит Янг (1952–2014) — астроном в Массачусетском университете ; Карл (родился в 1956 году) — математик в Калифорнийском университете в Ирвайне ; и Аллан (родился в 1960 году) — геолог в Принстонском университете. [8] [10] [42] Дети Рубин позже вспоминали, что их мать сделала жизнь науки желанной и увлекательной, что вдохновило их самих стать учеными. [10]
Мотивированная своей собственной борьбой за то, чтобы завоевать доверие как женщины в области, в которой доминировали мужчины-астрономы, Рубин поощряла девушек, заинтересованных в исследовании вселенной, следовать за своими мечтами. На протяжении всей своей жизни она сталкивалась с обескураживающими комментариями по поводу своего выбора исследования, но упорствовала, поскольку ее поддерживали семья и коллеги. [10] [6] Помимо поощрения женщин в астрономии, Рубин была силой для большего признания женщин в науке и для научной грамотности . [6] [16] [69]
Она, вместе с Бербиджем, выступала за то, чтобы больше женщин избирались в Национальную академию наук (NAS), выбирались в комиссии по рассмотрению кандидатур и представлялись в академических поисках. Она сказала, что, несмотря на ее борьбу с NAS, она продолжала быть недовольной низким числом женщин, которые избирались каждый год, и она также сказала, что это была «самая печальная часть [ее] жизни». [10] [12] [22]
Рубин была еврейкой , и она поделилась, что не видит конфликта между наукой и религией . В интервью она сказала: «В моей жизни моя наука и моя религия разделены. Я еврейка, и поэтому религия для меня — это своего рода моральный кодекс и своего рода история. Я стараюсь заниматься своей наукой моральным путем, и я считаю, что в идеале науку следует рассматривать как нечто, помогающее нам понять нашу роль во вселенной». [70]
Ниже приведена небольшая подборка статей, отобранных учеными и историками проекта CWP (Вклад женщин 20-го века в физику), как представляющих ее наиболее важные труды; Рубин опубликовала более 150 научных работ. [5] [19]
Наше исследование оказало влияние на более поздний вывод о том, что большая часть материи во Вселенной темная.
Несколько смелых и умных космологов работают над изменением законов Ньютона, чтобы учесть наблюдения.