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高中老师建议她“远离科学”,而她却引领了一场天文学革命

来源:我是科学家 作者:未知 人气: 发布时间:2019-04-15
摘要:作者:鞠强 编辑:Yuki 每当夜晚降临,仰望星空之时,

作者:鞠强

编辑:Yuki

每当夜晚降临,仰望星空之时,你是否想过这样一个问题——宇宙中有没有我们永远也看不到的物质呢?

人们曾经以为,眼睛和望远镜看到的宇宙就是宇宙的全部,是恒星、行星这些天体的集合。

直到20世纪70年代,这个想法被彻底颠覆。人类从此真正意识到,原来宇宙的大部分“内容”都是不可见的。

而这一场哥白尼式的天文学革命的发起者,正是今天故事的主人公:薇拉ⷩ𒁥𜈖eraRubin)

高中老师建议她“远离科学”,而她却引领了一场天文学革命

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薇拉ⷩ𒁥𜈱928-2016)和她收集的地球仪。图片来源:参考资料[1]

我能成为天文学家吗?

1928年7月23日,鲁宾出生于美国宾夕法尼亚州的费城。10岁的时候,全家搬到了华盛顿。在华盛顿的新家,她的床紧靠北边的窗户。就是从这个时候开始,她被夜空深深吸引,整晚躺在床上观察星星的移动。当有流星雨的时候,她还会把流星的轨迹都记录下来[2]。

鲁宾的父亲是一名电子工程师。虽然他对于天文学的就业前景不太看好,但仍然支持女儿的兴趣,不仅帮助她制作望远镜,还和她一起去参加业余天文学家的聚会[3]。鲁宾也会在写英文作文的时候,选择一个天文学话题。总之,她会抓住各种机会接触和了解天文学。

高中毕业后,鲁宾进入瓦萨学院(VassarCollege)学习。瓦萨学院是当时为数不多的女性可以学习天文学的地方,更重要的是,这里有美国历史上第一位女性职业天文学家,也是瓦萨学院第一位天文学教授——玛莉亚ⷧ𑳦퇥𐔯𜈍ariaMitchell)。鲁宾也正是得知米歇尔后,才确定天文学可以作为女性的职业[4]。

高中老师建议她“远离科学”,而她却引领了一场天文学革命

鲁宾在瓦萨学院学习时,就已经开始进行天文学观测。图片来源:VassarCollege

1948年,鲁宾从瓦萨学院天文学专业毕业,前往康奈尔大学攻读硕士学位。但是,无论是在瓦萨学院还是在康奈尔大学,天文学都不是一个传统优势学科,鲁宾在学习过程中也感到自己并未真正融入天文学界。鲁宾在后来的一次采访中回忆道,自己一生中都在试着回答这样一个问题:我能真正成为一名天文学家吗?

不过,鲁宾在康奈尔大学还是找到了相伴她一生的研究。当时,她与玛莎ⷥ�𝭧鹯𜈍arthaStahrCarpenter)一起工作。卡彭特对星系及其内部运动有很大的研究热情,鲁宾也受到了感染。正是在卡彭特的课上,鲁宾对星系动力学产生了兴趣,并从此作为整个职业生涯的研究方向[5]。

1951年,鲁宾在康奈尔大学获得硕士学位时,她的丈夫罗伯特ⷩ𒁥𗲧𛏥𜨥펧𛛩ῧ𚄥𚔧𔨧驧𐆥ꌥ𜈁ppliedPhysicsLab)找到了一份工作,因此她也随着一起去了华盛顿。在华盛顿,只有乔治城大学可以授予天文学博士学位,因此她就进入乔治城大学攻读博士学位。1954年,鲁宾在伽莫夫(GeorgeGamow)的指导下获得了博士学位[2]。

暗物质就是答案

1965年,鲁宾加入了位于华盛顿的卡内基研究所(CarnegieInstitution),在地磁学系获得了一个研究职位,并与肯特ⷧ揧鹯𜈋entFord)成为长期的合作伙伴。当时,福特改进出一种非常灵敏的光谱仪,由于使用了当时最先进的光电倍增管,这台光谱仪可以帮助使用者以前所未有的精度研究星系的局部区域。

高中老师建议她“远离科学”,而她却引领了一场天文学革命

1965年,鲁宾和福特(带白帽子的人)在洛威尔天文台(LowellObservatory)检查他们的设备。图片来源:CarnegieInstitution

有了这样的设备,鲁宾和福特要找到一个合适的研究方向。1963年,天文学家发现了类星体,这很快成为研究热点,鲁宾和福特也尝试进行相关研究。但是,鲁宾发现,由于没有望远镜,无法获得足够的观测时间,他们很难在竞争中有所突破

高中老师建议她“远离科学”,而她却引领了一场天文学革命

鲁宾在基特峰国家天文台(KittPeakNationalObservatory)使用2.1米望远镜。图片来源:NOAO/AURA/NSF

大约过了一两年,鲁宾意识到,这种竞争不是她想要的研究方式。她希望选择一个感兴趣的领域,但又不是那么热门,不会有很多人关注,这样她就可以在取得成果之前安心于自己的研究而不被打扰。于是,20世纪60年代末和70年代初,她尝试去观测仙女座星系(AndromedaGalaxy,代号M31),重新回到星系动力学研究中。

高中老师建议她“远离科学”,而她却引领了一场天文学革命

仙女座星系。图片来源:WikimediaCommons

鲁宾和福特使用光谱仪去研究位于螺旋星系不同部分的恒星的光谱。星系盘上的恒星大概在绕中心的圆形轨道上运行。在观测开始的时候,他们预计会观察到星系的运动和太阳系类似:由于星系的质量大部分都集中在星系中心,而这些质量产生的引力决定了旋转的速度,因此靠近星系中心的恒星运动得快,远离星系中心的恒星运动得慢。

然而,根据观测绘制的旋转曲线大大出乎他们的意料。他们发现,星系中从里到外的恒星的旋转速度几乎相同他们又观测了其他的星系,发现它们的旋转曲线没有什么区别。他们为此感到震惊,但并不明白平坦的曲线究竟意味着什么。

高中老师建议她“远离科学”,而她却引领了一场天文学革命

螺旋星系的典型旋转曲线。根据预测,恒星的旋转速度随着到星系中心的距离的增加而减小,如曲线A所示;但是实际观测结果为曲线B,随着距离的增加恒星的旋转速度几乎没有变化。图片来源:参考资料[6]/汉化:鞠强

责任编辑:未知
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