仰望星空的半邊天③ 亨麗埃塔·勒維特 | 觀天者說

        光明網 2021-03-18 16:15:05

        上一期已經預告過,本期觀天者說女王節系列的主角是另一名非常厲害的“哈佛計算員”——亨麗埃塔·勒維特(Henrietta Swan Leavitt)。

        勒維特出生于1868年。上學期間,她對天文學產生了興趣。1894年,勒維特作為一名志愿者加入哈佛大學天文臺。后來她成為測光部的負責人。這個部門的主要工作就是測量恒星的亮度,而勒維特承擔的一項具體任務是檢查大小麥哲倫星云的照相底片,并在其中識別亮度發生變化的恒星,也就是變星。為了實現這一點,她會比較在不同日期拍攝的同一片天空的底片。偶爾發現一顆恒星在有些日子會變亮或變暗,就表明它可能是一顆變星。

        圖1. 工作中的亨麗埃塔·勒維特(來源:Harvard University)

        經過幾年的研究,勒維特在大小麥哲倫云中發現了1777顆變星。她注意到這其中有47顆似乎是一類特殊的變星,并稱之為“星團變星”——也就是我們今天所說的造父變星。在檢查觀測記錄時,勒維特發現了一件很重要的事情:周期較長的造父變星似乎比周期較短的更明亮。換句話說,造父變星“眨眼”的頻率和它們的亮度之間存在某種關系。1912年,勒維特進一步證實了自己的發現,造父變星周期的對數與平均亮度是線性相關的,就是所謂的周光關系,這樣一來,很容易就能夠推算出它們到地球的距離。

        圖2. 造父變星的(修正)周光關系(來源:NASA)

        由于當時的性別偏見,勒維特沒有機會充分展示自己的才能,但一位同事評價她“擁有天文臺最出色的頭腦”。在人們的記憶中,她勤奮、認真,“輕描淡寫”。直到1921年死于癌癥,勒維特始終默默無聞地在天文臺工作。

        對天文學家來說,最重要但也是最具挑戰性的任務之一就是測量遙遠天體的距離。如今,經典造父變星被用來測量星系之間的距離,最遠可達1億光年——遠遠超出了本星系群的范圍。一個多世紀過去了,勒維特的發現對于真正理解宇宙的尺度仍然具有舉足輕重的影響。用《勒維特之星》一書的作者喬治·約翰遜(G. Johnson)的話說,勒維特就是那位“發現如何測量宇宙的女人”。

        在那個女性不被允許操作天文望遠鏡的年代,勒維特、坎農等哈佛計算員在天文臺的職位和薪水都很低,但這絲毫沒有削弱她們對天文研究的熱情。她們完美地完成了自己的工作,也讓我們看到更深更遠的宇宙。

        下一期要介紹的是傳奇的“哈勃望遠鏡之母”——南希·格蕾絲·羅曼(Nancy Grace Roman)。讓我們下周再見。

        主講人簡介:李海寧,中國科學院國家天文臺星云研究員。中國科學院青年創新促進會優秀會員。譯有《宇宙的真相》《圖說宇宙》《宇宙簡史》等科普書籍。

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