Βέρα Ρούμπιν

Η Βέρα Κούπερ Ρούμπιν (Vera Cooper Rubin, 23 Ιουλίου 1928 – 25 Δεκεμβρίου 2016) ήταν Αμερικανίδα αστρονόμος με πρωτοπόρο έργο στη μελέτη των ταχυτήτων περιστροφής των γαλαξιών. Ανακάλυψε την ασυμφωνία μεταξύ της προβλεπόμενης γωνιακής ταχύτητας των γαλαξιών και της παρατηρούμενης, κάτι που έγινε γνωστό ως «πρόβλημα της περιστροφής των γαλαξιών». Αν και αρχικώς έγιναν δεκτά με σκεπτικισμό, τα αποτελέσματα της Ρούμπιν επιβεβαιώθηκαν κατά τις επόμενες δεκαετίες.

Καθώς γράφτηκε στους New York Times, η Ρούμπιν «μεταμόρφωσε τη σύγχρονη αστρονομία και φυσική με τις παρατηρήσεις της που έδειχναν ότι οι γαλαξίες και τα άστρα είναι βυθισμένα στη βαρυτική επίδραση αχανών νεφών σκοτεινής ύλης. Η έρευνά της βοήθησε να εισέλθουμε σε μία κοπερνίκειας κλίμακας αλλαγή στην κοσμική μας συνείδηση: στη συνειδητοποίηση ότι αυτό που οι αστρονόμοι έβλεπαν ανέκαθεν και πίστευαν ότι ήταν ολόκληρο το Σύμπαν αποτελούσε απλώς την ορατή κορυφή ενός παγόβουνου μυστηρίου.» 

Οικογένεια και σπουδές

Η Ρούμπιν γεννήθηκε με το όνομα Βέρα Φλόρενς Κούπερ (Vera Florence Cooper) στη Φιλαδέλφεια (Πενσυλβάνια) και ήταν η μικρότερη από δύο αδελφές. Οι γονείς της ήσαν Εβραίοι μετανάστες: ο Φίλιπ Κούπερ από τη Λιθουανία (γεννημένος ως Πεσάχ Κομπτσέφσκι), ηλεκτρολόγος μηχανικός που εργαζόταν στην εταιρεία τηλεφώνων Bell, και η Ρόουζ Άπλμπεϊμ (Rose Applebaum-Cooper) από τη Βεσσαραβία, η οποία εργαζόταν επίσης στην Bell μέχρι τον γάμο της.

Η οικογένεια μετακόμισε στην πρωτεύουσα των ΗΠΑ Ουάσινγκτον όταν η Βέρα ήταν 10 ετών. Εκεί η Βέρα ανέπτυξε ενδιαφέρον για την αστρονομία, ενώ η αδελφή της η Ρουθ σπούδασε νομική και τελικά έγινε δικαστίνα σε διοικητικό δικαστήριο.

Η Βέρα επεδίωξε και φοίτησε στο γυναικείο Κολέγιο Βάσαρ, «επειδή η Μαρία Μίτσελ (η πρώτη γνωστή γυναίκα αστρονόμος στην ιστορία των ΗΠΑ) είχε εργασθεί εκεί». Πηρε πτυχίο αστρονομίας το 1948 και ήταν η μοναδική απόφοιτος στο αντικείμενο από το έτος της.

Η Ρούμπιν επεχείρησε να εγγραφεί για μεταπτυχιακά στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον, αλλά γυναίκες επιτράπηκαν στο μεταπτυχιακό πρόγραμμα αστρονομίας εκεί μόλις το 1975. Αντί για αυτό, εγγράφηκε στο Κορνέλ, όπου σπούδασε φυσική με καθηγητή τον Φίλιπ Μόρισον και κβαντομηχανική με τους Φάινμαν και Μπέτε. Ολοκλήρωσε το «μάστερ» της το 1951, με μία διατριβή που αναφέρεται ως «αμφιλεγόμενη», καθώς εξέταζε «τη δυνατότητα παρατηρήσεως μιας συνολικής περιστροφής του Σύμπαντος αναζητώντας κινήσεις εκτός του Νόμου του Χαμπλ.» Σε αυτή, η Ρούμπιν ισχυρίσθηκε ότι οι γαλαξίες ίσως να περιφέρονται γύρω από άγνωστα κέντρα, αντί να κινούνται απλώς απομακρυνόμενοι, όπως αναμένεται σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Εκρήξεως.

Η Ρούμπιν συνέχισε για το διδακτορικό της στο Πανεπιστήμιο Τζώρτζταουν, καθώς η πρώτη θέση εργασίας του συζύγου της Ρόμπερτ ήταν στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς, όπου ο συνεργάτης του, ο Ραλφ Άλφερ, τους γνώρισε στον κοσμολόγο Τζορτζ Γκάμοφ. Παρά το ότι εργαζόταν στο Πανεπιστήμιο Τζορτζ Ουάσινγκτον, ο Γκάμοφ επέβλεψε το διδακτορικό της Ρούμπιν. Η διδακτορική διατριβή της, που ολοκληρώθηκε το 1954, συμπέρανε ότι οι γαλαξίες βρίσκονταν σε συγκεντρώσεις αντί να είναι τυχαία κατανεμημένοι στο Σύμπαν.

Σταδιοδρομία

Η Ρούμπιν είχε διάφορες θέσεις τα επόμενα 11 χρόνια: Για ένα έτος δίδαξε μαθηματικά και φυσική στο Κολέγιο της Κομητείας Μοντγκόμερυ, μετά (από το 1955 ως το 1965) στο Πανεπιστήμιο Τζώρτζταουν ως ερευνήτρια αστρονόμος, λέκτορας και τελικώς επίκουρη καθηγήτρια αστρονομίας (1962-1965), καθώς και στο Ίδρυμα Κάρνετζι (1965, Τμήμα Γεωμαγνητισμού).

Το 1970, μαζί με τον Κεντ Φορντ, η Ρούμπιν άρχισε να εξετάζει την περιστροφή γειτονικών γαλαξιών, ειδικότερα του Γαλαξία της Ανδρομέδας, του οποίου η σκοτεινή άλως είχε ήδη ανακαλυφθεί. Το 1963-64 η Ρούμπιν προσκλήθηκε από τον Άλαν Σάντατζ να κάνει αίτηση για χρόνο παρατηρήσεως στα αστεροσκοπεία των ορέων Ουίλσον και Πάλομαρ. Μετά την αποδοχή της αιτήσεώς της, έγινε η πρώτη επίσημη γυναίκα χρήστρια τηλεσκοπίου στο Αστεροσκοπείο του Πάλομαρ., παρατηρώντας με το όργανο των 48 ιντσών.

Η Ρούμπιν ήταν μέλος της αμερικανικής Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, της Ποντιφήκειας Ακαδημίας Επιστημών και της Αμερικανικής Φιλοσοφικής Εταιρείας.

Το πρόβλημα της περιστροφής των γαλαξιών

Στο Κάρνετζι η Ρούμπιν άρχισε να ερευνά κάτι σχετικό με το θέμα του διδακτορικού της από κοινού με τον Φορντ, έχοντας συγκεντρώσει εκατοντάδες παρατηρήσεις. Το «φαινόμενο Rubin-Ford», μία «ανισοτροπία στη διαστολή του σύμπαντος» σε κλίμακα της τάξεως των 100 εκατομμυρίων ετών φωτός που προέκυψε από τη μελέτη τους ενός δείγματος κινήσεων σπειροειδών γαλαξιών, αποδείχθηκε τελικώς τοπικό. Ωστόσο, αυτή η εργασία (πρωτοδημοσιευμένη το 1976) θεωρείται «πρωτοποριακή» και απετέλεσε το αντικείμενο «έντονων συζητήσεων».

Η Ρούμπιν αποφάσισε να μετατοπίσει τις έρευνές της στο θέμα των καμπυλών περιστροφής των γαλαξιών, αρχίζοντας με τον Γαλαξία της Ανδρομέδας (Μ31). Μετά την αναφορά του Μπάμπκοκ το 1939 για απροσδόκητα ταχεία περιστροφή στην περιφέρεια του Μ31 που φανέρωνε λόγο μάζας προς φως ίσο με 50, ο Γιαν Όορτ είχε ανακαλύψει και δημοσιεύσει σχετικά με την εκτεταμένη αόρατη άλω του γαλαξία NGC 3115. Η Ρούμπιν προχώρησε στην ανακάλυψη γενικότερης ασυμφωνίας ανάμεσα στις προβλεπόμενες και στις παρατηρούμενες γωνιακές ταχύτητες γαλαξιών, μελετώντας τις καμπύλες περιστροφής τους.Αν η βαρύτητα των αστέρων τους ήταν το μόνο που τους συγκρατούσε, οι γαλαξίες θα έπρεπε να διαλυθούν με τόσο γρήγορη περισροφή. Αφού αυτό δεν συνέβαινε, θα έπρεπε να υπάρχουν τεράστιες ποσότητες αόρατης ύλης, η έλξη της οποίας τους διατηρούσε. Αυτό έγινε γνωστό ως το «πρόβλημα της περιστροφής των γαλαξιών». Οι υπολογισμοί της Ρούμπιν έδειξαν ότι οι γαλαξίες πρέπει να περιέχουν τουλάχιστον δεκαπλάσια ποσότητα σκοτεινής ύλης από αυτή που αποτελούσε τους αστέρες τους. Αυτά ήταν τα πρώτα ισχυρά αποτελέσματα που υπεδείκνυαν ότι είτε η νευτώνεια βαρύτητα δεν ίσχυε σε όλο το Σύμπαν, είτε ότι η βαρύτητα δεν ήταν η μοναδική δύναμη υπεύθυνη για τη διατήρηση των συγκεντρώσεων ύλης που ονομάζουμε γαλαξίες, είτε ότι υπήρχε μία τεράστια άλως αόρατης ύλης γύρω από τους περισσότερους γαλαξίες. Τα ερευνητικά αποτελέσματα της Ρούμπιν επιβεβαιώθηκαν τις επόμενες δεκαετίες, και οι προσπάθειες να επιλυθεί το πρόβλημα της περιστροφής των γαλαξιών έχτισαν τη θεωρία της σκοτεινής ύλης. Σύμφωνα με τον θεωρητικό του Πρίνστον Οστράικερ, «το έργο της Βέρα, κυρίως κατά τις αρχές της δεκαετίας του 1980, κατοχύρωσε την υπόθεση της σκοτεινής ύλης για τους περισσότερους αστρονόμους».

Η Ρούμπιν έγραψε σχετικά με την ιστορία του θέματος στο άρθρο με τίτλο "One Hundred Years of Rotating Galaxies" (= «Εκατό χρόνια περιστρεφόμενων γαλαξιών»), που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Publications of the Astronomical Society of the Pacific το 2000. Η ίδια συνέχισε να εργάζεται στην ανάλυση των κινήσεων των αστέρων στις περιφέρειες των γαλαξιών μέχρι τον θάνατό της.

Η Ρούμπιν χρησιμοποίησε έναν νέο ηλεκτρονικό οπτικό ανιχνευτή, τον Carnegie Image Tube, που αύξησε την αποτελεσματικότητα της ανιχνεύσεως κατά 20 φορές σε σχέση με τις φωτογραφικές πλάκες. Με αυτό τον τρόπο έγινε δυνατός ο προσδιορισμός των οπτικών καμπυλών περιστροφής για τις εξωτερικές περιοχές των γαλαξιών. Η ύπαρξη σκοτεινής ύλης εξηγεί όχι μόνο τις περιστροφές των γαλαξιών, αλλά και την κίνησή τους μέσα στα σμήνη γαλαξιών, τα δεδομένα βαρυτικών φακών και την κατανομή μάζας σε συστήματα όπως το «Σμήνος-σφαίρα» (1E 0657-558) Τα εναλλακτικά μοντέλα Τροποποιημένης Νευτώνειας Δυναμικής (MOND) για τις καμπύλες γαλαξιακής περιστροφής έχουν πλέον αποκλειστεί. Η Ρούμπιν εξέφρασε την απογοήτευσή της για την εξέλιξη αυτή, δηλώνοντας: «Αν μπορούσα να εκφράσω προσωπικές προτιμήσεις, θα ήθελα να μάθω ότι η νευτώνεια βαρύτητα θα έπρεπε να τροποποιηθεί προκειμένου να περιγραφούν οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτό είναι πιο συναρπαστικό από ένα Σύμπαν γεμάτο με ένα νέο είδος υποπυρηνικού σωματιδίου.»

Η φύση της σκοτεινής ύλης δεν είναι ακόμα γνωστή, αλλά η παρουσία της θεωρείται κρίσιμη για την κατανόηση του Σύμπαντος.

Τιμητικές διακρίσεις

Οι ανακαλύψεις της Βέρα Ρούμπιν στην αστρονομία τής εξασφάλισαν πολλές βραβεύσεις, από τις οποίες οι σημαντικότερες ήταν οι εξής:

• Χρυσό μετάλλιο της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας (1996), για τη «διάκριση στην επιστήμη» και την «αποφασιστικότητα και τον δυναμισμό στην προαγωγή του ρόλου των γυναικών στην αστρονομία».Αυτή ήταν η δέύτερη φορά που το χρυσό μετάλλιο της Εταιρείας απονεμόταν σε γυναίκα, μετά την Καρολίνα Χέρσελ το 1828.
• Βραβείο Βάιτσμαν «Γυναικών και Επιστήμης» (1996)
• Διεθνές Βραβείο Κοσμολογίας Γκρούμπερ (2002)
• Μετάλλιο Bruce της Αστρονομικής Εταιρείας του Ειρηνικού (2003)
• Μετάλλιο Τζέιμς Κρεγκ Γουάτσον της αμερικανικής Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (2004), «για τις παρατηρήσεις της σκοτεινής ύλης στους γαλαξίες, των σχετικών κινήσεων μεγάλης κλίμακας των γαλαξιών και για τη γενναιόδωρη συμβουλευτική στηρίξη νέων αστρονόμων, ανδρών και γυναικών»
• Βραβείο Richtmyer της Αμερικανικής Ενώσεως Διδασκόντων Φυσικής
• Βραβείο Dickson για την Επιστήμη
• Εθνικό Μετάλλιο Επιστήμης (1993), για «πρωτοπόρα ερευνητικά προγράμματα στην παρατηρησιακή κοσμολογία, που έδειξαν ότι μεγάλο μέρος της ύλης στο Σύμπαν είναι σκοτεινό, και για σημαντικές συνεισφορές στη συνειδητοποίηση του ότι το Σύμπαν είναι πολυπλοκότερο και πιο μυστηριώδες από ό,τι είχαμε φαντασθεί».

Επιπλέον, η Ρούμπιν είχε ανακηρυχθεί επίτιμη διδάκτορας του Αμερικανικού Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον, και των πανεπιστημίων Κράιτον, Γουεσλέιαν, Πρίνστον, Χάρβαρντ και Γέιλ.

Ονομάσθηκαν προς τιμή της

• Ο αστεροειδής 5726 Ρούμπιν, που ανακαλύφθηκε το 1988.

Προσωπική ζωή

Από το 1948 η Βέρα Ρούμπιν ήταν παντρεμένη με τον Ρόμπερτ Ρούμπιν, μέχρι τον θάνατό του το 2008. Είχαν γνωριστεί όταν ήταν συμφοιτητές στα μεταπτυχιακά τους στο Κορνέλ. Απέκτησαν 4 τέκνα, τα οποία απέκτησαν όλα διδακτορικό: ο Ντέιβιντ (γενν. 1950) στη γεωλογία, η αστρονόμος Τζούντιθ (1952–2014) στη φυσική κοσμικών ακτίνων, ο Καρλ(γενν. 1956) στα μαθηματικά και ο Άλλαν (γενν. 1960) επίσης στη γεωλογία.

Παρακινημένη από τη δική της μάχη για να κερδίσει αξιοπιστία ως γυναίκα σε έναν χώρο κυριαρχούμενο από άνδρες, η Ρούμπιν ενθάρρυνε τις μαθήτριες να επιδιώκουν το όνειρό τους να ερευνήσουν το Σύμπαν. Το ξεπέρασμα των αποθαρρυντικών σχολίων για την επιλογή της να σπουδάσει αστρονομία ήταν για κείνη μια ισόβια πρόκληση, αλλά επέμεινε, με τη στήριξη του πατέρα της και αργότερα του συζύγου και της οικογένειάς της Εκτός από την αστρονομία, η Ρούμπιν ήταν μία φωνή για τη μεγαλύτερη αναγνώριση των γυναικών στις φυσικές επιστήμες.

Σχετικά με την υστεροφημία της, είχε σχολιάσει: «Η φήμη είναι περαστική, οι αριθμοί των ερευνών μου σημαίνουν περισσότερα για μένα από το όνομά μου: Εάν οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν ακόμα τα δεδομένα μου για χρόνια στο μέλλον, αυτό είναι η μεγαλύτερη φιλοφρόνηση προς το πρόσωπό μου.»

Η Ρούμπιν δεν είδε ποτέ σύγκρουση ανάμεσα στην επιστήμη και στη θρησκεία. Σε μία συνέντευξή της είχε δηλώσει: «Στη δική μου ζωή, η επιστήμη μου και η θρησκεία μου είναι διαχωρισμένες. Είμαι Εβραία, και έτσι η θρησκεία για μένα είναι ένα είδος ηθικού κώδικα και μια μορφή ιστορίας. Προσπαθώ να δρω στην επιστήμη μου με ηθικό τρόπο και πιστεύω ότι ιδανικώς η επιστήμη θα έπρεπε να θεωρείται ως κάτι που μάς βοηθά να κατανοήσουμε τον ρόλο μας στο Σύμπαν.»

Μετά τον θάνατό της το 2016, ο πρόεδρος του Ιδρύματος Κάρνετζι, όπου η Ρούμπιν είχε διεξαγάγει τον κύριο όγκο των ερευνών της, την απεκάλεσε «εθνικό θησαυρό».

Δημοσιεύσεις

Βιβλίο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

• Rubin, Vera (1997). Bright Galaxies, Dark Matters. Masters of Modern Physics. Woodbury, NY: Springer Verlag/AIP Press. ISBN 1563962314.. Συλλογή άρθρων και λιγότερο τεχνικών εργασιών για το ευρύ κοινό.

Ερευνητικές εργασίες

Ακολουθεί μικρή επιλογή εργασιών, επιλεγμένων από τους επιστήμονες και ιστορικούς του προγράμματος CWP ως αντιπροσωπευτικές και σημαντικές:

• Rubin, Vera; Ford, Jr., W. Kent (1970). «Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions». The Astrophysical Journal 159: 379ff. doi:10.1086/150317. Bibcode: 1970ApJ...159..379R.
• Rubin, Vera; Roberts, M.S.; Graham, J.A.; Ford Jr., W.K.; Thonnard, N. (1976). «Motion of the Galaxy and the Local Group Determined from the Velocity Anisotropy of Distant Sc I Galaxies. I. The Data». The Astronomical Journal 81: 687. doi:10.1086/111942. Bibcode: 1976AJ.....81..687R.
• Rubin, Vera; Roberts, M.S.; Graham, J.A.; Ford Jr., W.K.; Thonnard, N. (1976). «Motion of the Galaxy and the Local Group Determined from the Velocity Anisotropy of Distant Sc I Galaxies. II. The Analysis for the Motion». The Astronomical Journal 81: 719ff.
• Rubin, Vera; Thonnard, N.; Ford, Jr., W.K. (1980). «Rotational Properties of 21 SC Galaxies With a Large Range of Luminosities and Radii, From NGC 4605 (R=4kpc) to UGC 2885 (R=122kpc)». The Astrophysical Journal 238: 471ff. doi:10.1086/158003. Bibcode: 1980ApJ...238..471R.
• Rubin, Vera; Burstein, D.; Ford, Jr., W.K.; Thonnard, N. (1985). «Rotation Velocities of 16 SA Galaxies and a Comparison of Sa, Sb, and SC Rotation Properties». The Astrophysical Journal 289: 81ff. doi:10.1086/162866. Bibcode: 1985ApJ...289...81R.
• Rubin, Vera; Graham, J.A.; Kenney, J.D.P. (1992). «Cospatial Counterrotating Stellar Disks in the Virgo E7/S0 Galaxy NGC 4550». The Astrophysical Journal 394: L9-L12. doi:10.1086/186460. Bibcode: 1992ApJ...394L...9R.
• Rubin, Vera (1995). «A Century of Galaxy Spectroscopy». The Astrophysical Journal 451: 419ff. doi:10.1086/176230. Bibcode: 1995ApJ...451..419R