Sessiz gece gökyüzü: unutulmaması gereken büyük bir astronom
Bu galaksiler bizden ne kadar uzakta?
Güneş sisteminden, Samanyolu'ndan atlamayı deneyelim ve evrenin her köşesine dağılmış diğer galaksileri hayal edelim. Bu galaksilerin her birinde milyonlarca, yüz milyonlarca ve hatta trilyonlarca yıldız vardır. Her yıldız sisteminin kendine özgü tarihi vardır.
On dokuzuncu yüzyılın ortalarında, gökbilimciler gece gökyüzünde birçok "sarmal bulutsuyu" gözlemlediler ve bu gök cisimlerinin doğası konusunda farklılıklar yaşadılar. | Resim kaynağı: ESO / P.Grobol
Ancak yüzyıllar boyunca bu galaksilerin gerçek doğasını bilmiyorduk: Bunlar Samanyolu gibi galaksiler mi yoksa bize çok yakın bulutsular mı? 20. yüzyılın başında insanların evrende tek bir galaksi olduğunu bile düşündüklerini biliyorsunuz. Samanyolu . Ve bu bulmacayı çözmenin anahtarı, ihtiyacımız olan Bu gök cisimlerinin mesafesini ölçün .
Aşağıdaki resim gibi bir galaksi için, bu gök cisimlerinin esasen aynı büyüklükte olduğunu düşünebilirsiniz, bu nedenle daha küçük görünen galaksiler bizden daha uzaktadır. Ancak bu her zaman böyle değildir: Bazı galaksilerin kütlesi ve parlaklığı diğer galaksilerin binlerce katıdır ve bazı galaksilerin boyutu diğer galaksilerin birkaç katıdır. Bir galaksinin ne kadar büyük veya parlak olduğunu basit bir gözlemle bilemezsiniz. .
Ortadaki en belirgin gökadanın adı, çubuksuz bir sarmal gökada olan NGC7331'dir. | Resim kaynağı: Brian Combs
Ancak kullanabileceğimiz bazı teknikler var. Örneğin, galaksilerin bazı içsel özelliklerini bilebilirsek, belki bizden ne kadar uzakta olduklarını ölçebiliriz.
Bilinen olup olmadığını hayal edin İçsel parlaklık Mum (veya ampul), ne kadar ışık yaydığını ve parlaklığın mesafeyle birlikte nasıl azalacağını biliyorsanız, yapmanız gereken tek şey mumun ölçüsüdür. Görsel parlaklık Böylece, sizden ne kadar uzakta olduğunu hemen anlayabilirsiniz.
Astronomide bu yönteme Standart mum ışığı . Prensip çok basit: Bir gök cisiminin belirli özelliklerini ölçebilir ve bu özelliklerle içsel parlaklığı elde edebilirseniz, mesafesini hesaplayabilirsiniz.
RS Puppis (RS Puppis), Pupa takımyıldızında bulunan Sefeid değişken bir yıldızdır. | Resim kaynağı: ESA / Hubble
Örneğin, içsel parlaklığı bilinebilen belirli yıldızlar varsa, tek yapmamız gereken bu yıldızların görünür parlaklığını ölçmek ve sonra bizden ne kadar uzakta olduklarını hesaplayabiliriz. Şimdi, gök cisimlerinin mesafesini ölçebilecek birçok yöntemimiz olmasına rağmen, hepsi aynı yöntemi kullanıyor: Gök cisimlerinin kolaylıkla gözlemlenebilir bazı özellikleri ile içsel parlaklıkları arasındaki ilişkiyi bulun. .
Bu bağlantıyı keşfeden ilk kişi Henrietta Swan Levitt (Henrietta Swan Leavitt).
Henrietta Swan Leavitt. | Resim kaynağı: Harvard College Gözlemevi
Harvard Hesap Makinesi
4 Temmuz 1868'de LeWitt, Massachusetts, ABD'de doğdu. Ohio'daki Oberlin Üniversitesi ve Radcliffe Koleji'nde art arda okudu. Bundan sonra Harvard Gözlemevi'nde araştırma asistanı olmak için gönüllü oldu ve 1907'de Harvard Gözlemevi'nin direktörlüğünü yaptı. Pickering (Edward Pickering) resmi olarak rehberliğinde işe alındı. Pickering, onlarca yıllık görev süresi boyunca birçok kadın gökbilimciyi işe aldı.Bu insanlara "Harvard Hesap Makineleri" deniyordu ve erkek gökbilimcilerin yapmak istemediği uzun ve sıkıcı bir işten sorumluydu. Fotoğraf negatiflerini analiz edin ve çok düşük ücret alınır.
Leavitt ve diğer kadın hesap makineleri. | Resim kaynağı: Harvard College Gözlemevi
LeWittin görevi, bu filmler aracılığıyla yıldızların parlaklığını analiz etmektir; karşılaştırma için genellikle bir filmi diğerinin üzerine yerleştirir ve yıldızın pozlar arasında parlaklığı nasıl değiştirdiğini gözlemler. Samanyolu'ndan 200.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan Küçük Macellan Bulutu'nda binlerce yıldız inceledi. 1890'larda çekilen fotoğraf negatiflerinden 1.777'yi sınıflandırdı. Değişken yıldız (Parlaklıkları zamanla değişen yıldızlar) ve bunlardan 25 tanesi astronomiyi tamamen değiştirdi. LeWitt, bu yıldızların parlaklığındaki ve rengindeki değişiklikleri basitçe ölçmekle kalmadı; aynı zamanda bu yıldızlardan bazılarının parlaklığının Periyodik ve son derece düzenli değişiklikler .
1908'de LeWitt'in makalesi Harvard Gözlemevi'nin yıllık raporunda yayınlandı. | Resim kaynağı: Harvard College Gözlemevi
Ek olarak, bu değişken yıldızlara ve galaksimizden birine isim verdi. Sefeid Bir Değişken yıldız ( Sefeid değişken yıldız Prototip). Cepheid 1 parlak mavi bir yıldızdır ve parlaklığının periyodik olarak değiştiği bilinmektedir.
Bu 25 Sefeid değişken yıldızdan keşfettiği şey, her birinin Yıldız dönemi (En parlaktan en karanlığa, en aydınlığa kadar geçen zaman) Ve yıldızların içsel parlaklığı .
Cepheid değişken yıldızlarının parlaklığı, içlerindeki helyum ısındıkça ve genişledikçe değişecek, ardından bir geri besleme döngüsü içinde soğuyup daralacaktır. Bu titreşimin süresi, yıldızın içsel parlaklığı veya parlaklığı ile yakından ilgilidir. | Resim kaynağı:
LeWittin keşfi, anında gökbilimcilere uzaktaki gök cisimlerinin mesafesini ölçmek için bir hükümdar verdi ve yıldızları ve galaksileri ölçmek için güçlü bir araç haline geldi. O zamanlar gökbilimciler için bu, evrenin büyüklüğünü ve evrimini anlamada çok önemli bir adımdı.
Daha sonra LeWittin araştırmasının astrofizik tarihindeki en şaşırtıcı ve önemli keşiflerden ikisine doğrudan yol açtığını öğrendik.
Cepheid değişken yıldızlarının parlaklığı, güvenilir ve önemli bir standart mum ışığı olan titreşim periyodu ile çok güçlü bir ilişkiye sahiptir. | Resim kaynağı: NASA / JPL
Devlerin omuzlarında duruyorum
Birkaç yıl sonra gökbilimciler Hubble Hooker teleskopunu kullanarak Andromeda galaksisini fotoğraflamak, Cepheid değişken yıldızlarını aramak. (O zamanlar gökbilimciler Andromeda Gökadası'nın bizden uzakta bağımsız bir gökada mı yoksa Samanyolu'nda bir "sarmal bulutsu" mu olduğunu bilmiyorlardı. Bu nedenle ünlü gökbilimciler Harlow Shapley ve Heber Curtis de büyük bir tartışma yaşadılar. Bilinmeyen sayıda geceden sonra, sonunda Ekim 1923'te bir tane buldu. Andromeda galaksisinin sarmal kollarından birinde parladı ve adı verildi Sefeid Değişken Yıldız V1 . Başka bir haftalık gözlemlerden sonra, Cepheid değişken yıldızlarının döngüsü ve parlaklığı arasındaki ilişkiyi kullandı. Levy's Yasası ) Sefeid değişken yıldız V1'in uzaklığı hesaplandı.
Resim, Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekilen Cepheid değişken yıldızı V1 ile 1923'te yaklaşık 90 yıl arayla çekilmiş Hubble değişken yıldızı arasındaki karşılaştırmayı gösteriyor. | Resim kaynağı: NASA / ESA / Hubble Miras Ekibi
Bu yıldızın adı " Kozmoloji tarihinin en önemli yıldızı "V1'den gelen ışık her şeyi netleştirdi: Andromeda Galaksisi gerçekten de Samanyolu'nun dışında . Samanyolu artık tüm evren değil, sadece geniş evrendeki birçok galaksinin bir üyesidir.
Bu resim, Sefeid değişken yıldızı V1'in yıldız ışığının yedi aylık bir süre boyunca ritmik olarak yükselip alçaldığını göstermektedir. Şekilde gösterildiği gibi, V1 her 31,4 günde bir parlaklık ve karartma puls döngüsünü tamamlayacaktır. | Resim kaynağı: NASA, ESA ve Z. Levay (STScI)
Şüphesiz, LeWittin çalışması benzersizdir ve tam da onun keşfi sayesinde, sadece Samanyolundaki yıldızları ve bulutsuları incelemekle kalmayıp, evreni gerçekten keşfetmeye başlayabileceğimizi keşfetmiştir.
Bundan sonra Hubble, Cepheid değişken yıldızlarının dönemini ve parlaklığını kanıtlamak için kullandı. Evren durağan değil, genişliyor ! 1990'ların sonunda, bu çalışmaya dayanarak gökbilimciler keşfetti Evren sadece genişlemiyor, aynı zamanda hızlanıyor ! Ve ivmenin arkasındaki itici güç bilim adamlarının kafasını karıştırıyor. " Karanlık enerji ".
LeWitt'in keşfi hala gökbilimciler tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, Ocak 2018'de Hubble Uzay Teleskobu tarafından yayınlanan en son sonuçlar, son kozmolojik gözlemlerden yeni fiziği ortaya çıkarmaya çalışan Levy's yasasına dayanmaktadır.
1925'te İsveç Bilimler Akademisi'nde bir matematikçi Costa Mita-Levler İşini öğrendikten sonra Nobel Ödülü'ne layık olduğunu düşündü. LeWitt'e yazdığı mektupta şunları yazdı:
Sevgili Bayan LeWitt,
Arkadaşım ve meslektaşım Uppsala'dan Profesör von Zeipel, Küçük Macellan Bulutu'ndaki S. Cepheid değişkeninin büyüklüğü ve periyot uzunluğu arasındaki ilişkiyi keşfettiğinizden bahsetti Bu ampirik yasa beni çok etkiledi. , Sizi 1926 Nobel Fizik Ödülü'ne aday göstermeyi çok istiyorum, ancak bu konudaki bilgimin tam olmadığını kabul etmeliyim.
Ne yazık ki bu mektup çok geç geldi ve LeWitt 1921'de kanserden öldü.
LeWittin çalışmasına o sırada adil davranılmamıştı. Bugün, pek çok çaba daha fazla insanın LeWitt'in yaptıklarını öğrenmesini sağlamaya çalışıyor. Buna Dava Sobel'in LeWitt ve diğer "Harvard Hesaplayıcıları" nın hikayelerini kapsayan "Glass Universe: How Women at the Women at the Harvard Observatory Measure Stars" adlı kitabı da dahildir; ayrıca LeWitt ve kadın meslektaşı oyun yazarları Lauren Gunderson "Silent Sky" ın kahramanı. | Resim kaynağı: Resim kaynağı: SILENT SKY
Bugün LeWittin 150. doğum günü. Hatırlamamız gereken şey, evreni en zor koşullarda (kişisel talihsizlik ve sosyal adaletsiz muamele) keşfetme konusunda hâlâ tutkulu olmasıdır. Bir dahaki sefere yıldızlara baktığımızda, büyük bir gökbilimci olan Henrietta Swan Levitt'in adını unutmayın. Bugünkü evren görüşümüzü şekillendiren onun çalışması ve olağanüstü içgörüsüdür.
Referans kaynağı:
https://www.cfa.harvard.edu/news/fe201809
