Телескопы, звезды и темная материя: 5 женщин, которые изменили астрономию
Генриетта Свон-Ливитт: придумала, как измерять расстояния до звезд
До 1920-х годов астрономы считали, что Вселенная ограничивается галактикой Млечный Путь. В 1925–1926 годах Эдвин Хаббл, измерив расстояние до нескольких звезд в созвездии Андромеды, понял, что они находятся гораздо дальше. Провести эти измерения он смог благодаря работе ученой, которая к тому моменту уже умерла в неизвестности.
Генриетта Свон-Ливитт родилась в 1868 году и получила образование в Оберлин-колледже и в Гарвардском колледже Рэдклиффа. Она устроилась на работу в Гарвардскую обсерваторию под начало астронома Эдварда Пикеринга, где вместе с десятком других женщин занималась анализом фотопластинок — каталогизировала звезды и отмечала, как менялась их яркость. Это была утомительная и низкооплачиваемая работа — 25 центов в час, столько платили прислуге. Ливитт и ее коллег гарвардские ученые в шутку назвали «гаремом Пикеринга».
Ливитт заметила, что светимость некоторых звезд меняется с четкой периодичностью. Теперь эти звезды называют цефеидами, а соотношение их периода и светимости известно как «закон Ливитт»; на его основе создана Шкала расстояний, которая используется в астрономии для вычисления удаленных звезд. Но тогда, в 1912 году, о Ливитт мало кто знал: статья об открытии вышла за подписью Эдварда Пикеринга.
Ливитт, по воспоминаниям современников, была слишком скромной, чтобы возражать. Она была достаточно образованной, чтобы написать статью самостоятельно (и она опубликовала несколько статей с предварительными выводами), но смирилась с ролью человека, который «подготовил данные». В 1924 году математик Магнус Гёста Миттаг-Леффлер из Шведской академии наук попытался номинировать Ливитт на Нобелевскую премию, но оказалось, что Генриетта умерла от рака за три года до этого. Посмертно премия не присуждается.
Руби Вайолет Пейн-Скотт: пионер радиоастрономии
Солнце излучает не только свет, но и мощные потоки электромагнитных волн. Они невидимы, но их можно услышать. Одной из первых это сделала австралийка Руби Вайолет Пейн-Скотт, которая с юности умела так настроить радиоприемник, чтобы расслышать даже самый слабый сигнал.
Окончив школу в 1920-е, она выиграла две стипендии для получения высшего образования в Сиднейском университете и по его окончании продолжила заниматься наукой. Сначала изучала влияние магнитного поля Земли на живые организмы и связь радиации с онкологическими заболеваниями. Потом некоторое время работала в компании Amalgamated Wireless, которая производила (и производит до сих пор) электронику — каталогизировала и калибровала оборудование для радиотехников. Затем перешла в Организацию научных и промышленных исследований австралийского правительства.
Во время Второй мировой войны Руби занималась секретной работой по созданию радаров, которые могли бы отслеживать приближающиеся японские истребители. Те аппараты, что успешно использовались в Северном полушарии, не работали в Южном. Руби поняла, что виновата тропическая погода в Тихом океане, и усовершенствовала конструкцию радаров. Она разбиралась в физике, — но и с техникой управлялась так, как мало кто из коллег. При этом была все время на прицеле у контрразведки как член коммунистической партии и феминистка. Коллеги прозвали ее Red Ruby — Красный Рубин — и приходили в ужас, когда она являлась на работу в шортах.
После войны Руби вместе с коллегами организовала одну из первых в мире радиоастрономических групп. Исследования Руби были сосредоточены на шуме солнечного ветра и его связи с активностью солнечных пятен.
В 1944 году она тайно вышла замуж. Тайно — потому что в то время закон запрещал замужним женщинам занимать постоянную должность на государственной службе, а Руби работала. В конце концов обман вскрылся, и Руби, несмотря на ее бурные протесты, вывели за штат, хотя и сохранили зарплату. В 1951 году перед рождением ребенка она уволилась: декретного отпуска тогда не было. Больше она в науку не вернулась.
Нэнси Грейс Роман: мать «Хаббла»
Нэнси с детства увлекалась астрономией — и с детства же привыкла, что все вокруг отговаривают ее заниматься наукой. Школьный психолог, например, советовал налегать на латынь. В 1950-е она, уже будучи доктором наук и имея за плечами одно открытие (Роман заметила изменения в спектре излучения звезды AG Дракона), ушла из Чикагского университета, когда поняла, что ей не дадут продвигаться по карьерной лестнице, потому что она женщина. Зарплата Нэнси была на 30% меньше, чем зарплаты коллег-мужчин на аналогичных должностях. Когда она попросила руководство как-то прокомментировать этот факт, то услышала: «Мы не дискриминируем женщин — мы просто можем получить их дешевле».
Нэнси перешла на работу в Военно-морскую исследовательскую лабораторию (NRL). Здесь ее окружали не только ученые, но и инженеры — и умение находить с ними общий язык потом здорово ей пригодилось.
Однажды на открытой лекции известного физика к Нэнси подошел человек из только что созданного NASA и спросил, не знает ли она кого-нибудь, кто мог бы возглавить в агентстве программу космической астрономии. Нэнси не стала никого советовать, а вместо этого подала заявку сама и в 1959 году получила должность. Она руководила проектами по выводу на орбиту телескопов, которые осуществляли наблюдение в ультрафиолетовом спектре. Построить космическую обсерваторию, которая наблюдала бы астрономические объекты в видимом спектре, было сложнее. И дороже. Роман тратила уйму сил на то, чтобы «выбить» финансирование для этого проекта. Однажды некий сенатор спросил ее, почему американские налогоплательщики должны платить за такой дорогой телескоп. Нэнси объяснила: требуемая сумма — это как если все жители Америки один раз сходят в кино. За это они получат 15 лет захватывающих открытий.
Телескоп «Хаббл» проектировали и строили 12 лет — и запустили, когда Нэнси уже вышла на пенсию. Он позволил совершить прорывные открытия в астрономии и стал одним из самых известных аппаратов, запущенных на орбиту. Сейчас NASA готовит к запуску новый инфракрасный космический телескоп. Он выйдет на орбиту в 2027 году и будет называться в честь Нэнси Грейс Роман.
Вера Рубин: подтвердила существование темной материи
Красочные снимки, сделанные «Хабблом» и другими телескопами, завораживают, но большую часть Вселенной мы не видим. И не из-за дальних расстояний, а из-за того, что вся видимая материя составляет только около 5% Вселенной. Большую часть — порядка 68% — занимает темная энергия. Еще примерно 27% — темная материя. О ее существовании астрономы догадывались еще в 1930-е годы, но доказать существование этого странного вещества помогли наблюдения, сделанные в 1970-е Верой Рубин.
Она обратила внимание, что орбитальные скорости некоторых звезд противоречат законам физики, и сделала вывод, что на них влияют некие невидимые, но массивные источники гравитации. Когда ее спросили, не стоит ли вместо этого пересмотреть законы физики, она ответила: «Я не знаю, есть ли там темная материя, нужно ли нам изменить [представление о] гравитации или что-то еще; мы так мало знаем о нашей Вселенной. Она странная и загадочная. Но это весело!»
Совсем невесело было сталкиваться с предубеждениями и стереотипами. Вера начинала карьеру в 1950-е и регулярно слышала в свой адрес неуместные замечания. Например, на одном из собеседований ей предложили оставить научные исследования и заняться рисованием космических объектов. Когда Вера собралась выступить на конференции Американского астрономического общества, заведующий кафедрой предложил съездить и прочитать доклад вместо нее — он решил, что женщина, да еще на тот момент беременная, с таким не справится. А когда она подала заявку в Паломарскую обсерваторию, где находился крупнейший на тот момент телескоп Хейла, ей просто отказали: женщинам работать с этим телескопом было запрещено.
Вера не сдавалась. Она не только боролась с предубеждениями, но и помогала своим коллегам-женщинам. «В науке нет задачи, которую мог бы решить мужчина, но не могла бы решить женщина», — говорила она. И добавляла: «Женщинам принадлежит половина мозгов в мире».
Сьюзен Джоселин Белл: первооткрывательница пульсаров
Пульсары — вращающиеся вокруг своей оси нейтронные звезды, которые посылают в космос лучи радиоволн. Их сигналы могут быть использованы как эталоны времени и ориентиры для спутников, а едва заметные отклонения в пульсации — для изучения гравитационных волн. В 1974 году за открытие пульсаров астроном Энтони Хьюиш получил Нобелевскую премию. Правда, первой их заметила его аспирантка Сьюзен Джоселин Белл Бернелл.
В 1967 году они с Хьюишем исследовали небо с помощью радиотелескопа в поисках квазаров — квазизвездных радиообъектов, открытых десятилетием ранее. Каждый день Белл просматривала распечатанные на бумаге графики (отдаленно они похожи на кардиограмму) и искала признаки источников сильного радиоизлучения. Но однажды наткнулась на странные искажения, которые поначалу сочла ошибкой. Искажения появлялись снова и снова, так что в конце концов Белл поняла, что это не ошибка, а неизвестный науке космический объект, который не просто испускает радиоизлучение, но делает это с четкой периодичностью. Ее начальник Хьюиш предположил, что сигналы посылает внеземная цивилизация, но Белл, наблюдавшая за ними несколько месяцев, знала: это природное явление.
Пока Хьюиш получал за ее открытие Нобелевскую премию, Белл боролась с общественным давлением: она вышла замуж, потом родила ребенка, и все ждали, что она оставит науку. «В то время в Британии замужние женщины не работали. Стыдно, если замужней женщине приходится работать; это означало, что ее муж не мог ее содержать», — вспоминала Белл. Когда она вернулась к работе, выбирала те области, в которых трудился ее муж. Только спустя несколько лет она снова занялась тем, что любила больше всего — изучением нейтронных звезд, — и собрала собственную группу астрофизиков в Оксфордском университете.
Белл никогда не вступала в споры о том, кто должен был получить Нобелевскую премию за открытие пульсаров. В 2018 году она получила премию Breakthrough — и всю ее ($3 млн) передала организации, которая поддерживает молодых ученых из недопредставленных групп.