Генриетта Суон Ливитт ( / ˈ l ɛ v ɪ t / ; 4 июля 1868 — 12 декабря 1921 [1] ) — американский астроном . Ее открытие того, как эффективно измерять огромные расстояния до далеких галактик, привело к сдвигу в понимании природы Вселенной. [2]
Выпускница колледжа Рэдклифф , она работала в обсерватории Гарвардского колледжа в качестве человека-компьютера , которому было поручено измерять фотографические пластинки для каталогизации положений и яркости звезд. Эта работа привела ее к открытию связи между светимостью и периодом переменных цефеид . Открытие Ливитта предоставило астрономам первую стандартную свечу , с помощью которой можно было измерить расстояние до других галактик . [3] [4]
До того, как Ливитт обнаружил зависимость периода от светимости для переменных цефеид , единственные методы, доступные астрономам для измерения расстояния до звезды, были основаны на параллаксе и триангуляции . Такие методы можно использовать только для измерения расстояний до нескольких сотен световых лет . Работа Ливитт позволила ей вычислить расстояние до Малого Магелланова Облака , которое находилось на расстоянии 200 000 световых лет. В результате теперь известно, что наша собственная галактика Млечный Путь имеет диаметр около 100 000 световых лет. После смерти Ливитта Эдвин Хаббл использовал соотношение периода и светимости Ливитта вместе с галактическими спектральными сдвигами , впервые измеренными Весто Слайфером в обсерватории Лоуэлла , чтобы установить, что Вселенная расширяется (см. Закон Хаббла ).
Генриетта Суон Ливитт родилась в Ланкастере, штат Массачусетс , в семье министра Конгрегационалистской церкви Джорджа Розуэлла Ливитта [5] и его жены Генриетты Суон Кендрик. Она была потомком дьякона Джона Ливитта , английского портного- пуританина, поселившегося в колонии Массачусетского залива в начале 17 века. [6] (В ранних записях Массачусетса фамилия писалась «Леветт».) Генриетта Ливитт оставалась глубоко религиозной и преданной своей церкви на протяжении всей своей жизни. [7]
Ливитт посещала Оберлин-колледж , а затем перешла в Общество университетского обучения женщин Гарвардского университета (позже Рэдклифф-колледж), получив степень бакалавра в 1892 году . , изобразительное искусство, философия, аналитическая геометрия и исчисление. [2] [ не удалось проверить ] Только на четвертом курсе колледжа Ливитт прошла курс астрономии, за который получила оценку A-. [9] : 27 Ливитт также начала работать ассистентом-волонтером, одной из женщин-«компьютеров» в обсерватории Гарвардского колледжа . [10] В 1902 году она была нанята директором обсерватории Эдвардом Чарльзом Пикерингом для измерения и каталогизации яркости звезд в том виде, в каком они появлялись в коллекции фотопластинок обсерватории . (В начале 1900-х годов женщинам не разрешалось работать с телескопами, [11] но научные данные были на фотопластинках.) [12] [ сомнительно ]
В 1893 году Ливитт получила степень магистра астрономии за свою работу в обсерватории Гарвардского колледжа, но так и не получила эту степень. [13] В 1898 году она стала сотрудником Гарварда. Ливитт покинул обсерваторию, чтобы совершить две поездки в Европу, и работал ассистентом по искусству в колледже Белойт в Висконсине. В это время она заболела болезнью, которая привела к прогрессирующей потере слуха . [14] [15]
Ливитт вернулась в обсерваторию Гарвардского колледжа в 1903 году. Поскольку Ливитт была финансово независимой, Пикерингу изначально не пришлось ей платить. Позже она получала за свою работу 0,30 доллара (что эквивалентно 9,77 доллара в 2022 году), час работы [9] : 32 и всего 10,50 доллара (что эквивалентно 341,99 доллара в 2022 году) в неделю. Сообщается, что она была «трудолюбивой, серьезной… мало склонной к легкомысленным занятиям и самоотверженно преданной своей семье, церкви и своей карьере». [2] В Гарвардской обсерватории Ливитт работал вместе с Энни Джамп Кэннон , которая также была глухой. [16]
Пикеринг поручил Ливитту изучить переменные звезды Малого и Большого Магеллановых Облаков , записанные на фотографических пластинках, сделанных с помощью астрографа Брюса Бойденской станции Гарвардской обсерватории в Арекипе , Перу . Она идентифицировала 1777 переменных звезд. В 1908 году Ливитт опубликовала результаты своих исследований в « Анналах астрономической обсерватории Гарвардского колледжа» , отметив, что более яркие переменные имели более длительный период. [3]
В статье 1912 года Ливитт исследовал взаимосвязь между периодами и яркостью выборки из 25 переменных цефеид в Малом Магеллановом Облаке . Документ был передан и подписан Эдвардом Пикерингом, но в первом предложении указано, что он «подготовлен мисс Ливитт». [4] Ливитт построила график зависимости величины от логарифма периода и определила, что, по ее собственным словам,
Прямую линию можно легко провести между каждой из двух серий точек, соответствующих максимумам и минимумам, показывая тем самым, что существует простая связь между яркостью переменных цефеид и их периодами. [4]
Затем Ливитт использовал упрощающее предположение, что все цефеиды в Малом Магеллановом Облаке находились примерно на одном и том же расстоянии, так что их собственную яркость можно было вывести из их видимой яркости , зарегистрированной на фотопластинках, с точностью до масштабного коэффициента, поскольку расстояние Магеллановы облака были еще неизвестны. Она выразила надежду, что параллаксы некоторых цефеид будут измерены. Вскоре это произошло, что позволило откалибровать ее шкалу периода-светимости . [4] Эти рассуждения позволили Ливитту установить, что логарифм периода линейно связан с логарифмом средней собственной оптической светимости звезды ( количества мощности, излучаемой звездой в видимом спектре ). [19]
Генриетта обнаружила, что Дельта Цефея была « стандартной свечой », которую давно искали астрономы. Аналогичная 5-дневная переменная цефеида в Малом Магеллановом облаке, как она обнаружила, примерно на одну десятитысячную ярче нашей 5-дневной Дельты Цефея. Используя закон обратных квадратов , она подсчитала, что Малое Магелланово облако находится в 100 раз дальше, чем Дельта Цефея, открыв тем самым способ расчета расстояния до другой галактики.
Ливитт также разработал и продолжал совершенствовать Гарвардский стандарт для фотографических измерений - логарифмическую шкалу, которая упорядочивает звезды по яркости более 17 звездных величин. Первоначально она проанализировала 299 пластинок с 13 телескопов, чтобы построить свою шкалу, которая была принята Международным комитетом фотографических величин в 1913 году. [20]
В 1913 году Ливитт обнаружил T Pyxidis , повторяющуюся новую в созвездии Пикси и одну из наиболее частых повторяющихся новых на небе, извержения которой наблюдались в 1890, 1902, 1920, 1944, 1967 и 2011 годах. [21]
Ливитт была членом Фи-бета-каппы , Американской ассоциации женщин-университетов , Американского астрономического и астрофизического общества , Американской ассоциации содействия развитию науки и почетным членом Американской ассоциации наблюдателей переменных звезд . В 1921 году, когда Харлоу Шепли занял пост директора обсерватории, Ливитт был назначен главой отдела звездной фотометрии . К концу того же года она умерла от рака. [9] : 89
По словам научного писателя Джереми Бернштейна , «переменные звезды вызывали интерес в течение многих лет, но когда она изучала эти пластины, я сомневаюсь, что Пикеринг думала, что она сделает важное открытие, которое в конечном итоге изменит астрономию». [22] Соотношение периода и светимости цефеид, теперь известное как «закон Ливитта», сделало звезды первой « стандартной свечой » в астрономии, позволив ученым вычислять расстояния до звезд, слишком удаленных для того, чтобы наблюдения звездного параллакса были полезными. Через год после того, как Ливитт сообщила о своих результатах, Эйнар Герцшпрунг определила расстояние до нескольких цефеид в Млечном Пути ; с помощью этой калибровки можно было точно определить расстояние до любой цефеиды. [18]
Цефеиды вскоре были обнаружены в других галактиках, таких как Андромеда (в частности, Эдвином Хабблом в 1923–24 годах), и они стали важной частью доказательства того, что «спиральные туманности» являются независимыми галактиками, расположенными далеко за пределами Млечного Пути . Таким образом, открытие Ливитта навсегда изменило представление человечества о Вселенной, поскольку оно побудило Харлоу Шепли переместить Солнце из центра галактики в « Великих дебатах », а Эдвина Хаббла — переместить галактику Млечный Путь из центра Вселенной.
Открытие Ливиттом способа точного измерения расстояний в межгалактическом масштабе проложило путь современной астрономии к пониманию структуры и масштаба Вселенной. [2] Достижения Эдвина Хаббла , американского астронома, установившего, что Вселенная расширяется, также стали возможными благодаря новаторским исследованиям Ливитта. Хаббл часто говорил, что Ливитт заслужила Нобелевскую премию за свою работу. [23] Математик Гёста Миттаг-Леффлер , член Шведской академии наук , пытался номинировать ее на эту премию в 1925 году, но узнал, что она умерла от рака тремя годами ранее. [8] [9] : 118 (Нобелевская премия посмертно не присуждается.)
Переменные цефеид позволяют астрономам измерять расстояния до 60 миллионов световых лет. Теперь можно измерить еще большие расстояния, используя теоретическую максимальную массу белых карликов , рассчитанную Субраманьяном Чандрасекаром . [24] [25]
Научная работа Ливитта в Гарварде часто прерывалась из-за болезни и семейных обязательств. Ее ранняя смерть в возрасте 53 лет от рака желудка [26] была воспринята коллегами как трагедия по причинам, выходящим за рамки ее научных достижений. Ее коллега Солон И. Бейли написала в своем некрологе, что «она обладала счастливой, радостной способностью ценить все, что было достойно и привлекательно в других, и обладала натурой, настолько солнечной, что для нее вся жизнь стала красивый и полный смысла». [9] : 28
Она была похоронена на семейном участке Ливиттов на Кембриджском кладбище в Кембридже, штат Массачусетс . «Находясь на вершине пологого холма, — пишет Джордж Джонсон в своей биографии Ливитта, — это место отмечено высоким шестиугольным памятником на вершине на драпированном мраморном постаменте изображен земной шар. Там же похоронены ее дядя Эразм Дарвин Ливитт и его семья, наряду с другими Ливиттами». Мемориальная доска, посвященная Генриетте и двум ее братьям и сестрам, Мире и Розуэллу, установлена на одной стороне памятника. Рядом находятся могилы Генри и Уильяма Джеймсов . [9] : 90
Джордж Джонсон написал в 2005 году биографию «Звезды мисс Ливитт» , в которой через историю Ливитт демонстрируется триумф женского прогресса в науке. [30]
Роберт Берли написал в 2013 году биографию Look Up!: Генриетта Ливитт, женщина-астроном-первопроходец для более молодой аудитории. Написано для детей четырех-восьми лет. [31]
Лорен Гандерсон написала в 2015 году пьесу « Тихое небо» , в которой рассказывается о пути Ливитт от ее поступления в Гарвард до ее смерти. [32]
Тео Страсселл написал пьесу «Тревожные вещи, которые мы делаем» — абсурдистскую пьесу, в которой подробно описывается жизнь Генриетты Ливитт и других ученых ее эпохи. [33]
В книге Давы Собел «Стеклянная Вселенная» рассказывается о работе женщин, анализирующих изображения звезд, сделанные в обсерватории Гарвардского колледжа. [34]
BBC включила Ливитта в свою серию «Пропущенный гений» , призванную прославить людей из разных слоев общества, которые оказали глубокое влияние на наш мир. [11]
Театр «Центральная площадь» заказал пьесу Джойс Ван Дайк «Женщины , которые нанесли на карту звезды» в рамках серии спектаклей Брит Д'Арбелофф «Женщины в науке», поставленной театральной труппой Нора. В пьесе, среди прочего, представлена история Ливитта. [35]
