Evren'in Gizli Kitlesini Açan Astronomer

Gece gökyüzünde baktığımızda, yıldızları, gezegenleri ve galaksileri görüyoruz - binlerce yıldır insanlığı büyüleyen ışık meselesi. Ama son yüzyılda, galaksi rotasyon eğrileri hakkındaki çalışmaları, karanlık madde için ilk ampirik kanıtlarımızı yeniden şekillendirdi, ancak tamamen modern bir astrofiziksel fikir taşına dönüştürdüğümüz her şeyden farklıydı.

Bu makale Vera Rubin'in hayatını, onun çığır açan araştırmasını ve karanlık madde paradigmasının onaylanmasını araştırıyor. Bugün ev yapımı bir teleskopla genç bir kızdan gelen yolculuğu takip edeceğiz.

Erken Yaşam ve Eğitim: Bir Adamın Alanında Engeller

Philadelphia'dan bir Stargazer

Vera Cooper Rubin 23 Temmuz 1928'de Philadelphia, Pennsylvania'da doğdu, babası Philip Cooper, bir elektrik mühendisiydi ve annesi Rose Applebaum Cooper, bir ev üreticisi olarak çalıştı. İlk başta Vera, bir tutkuyla birlikte yıldızları kapatıyordu.

Bu merak, Pennsylvania Üniversitesi'ne katılmak için onu yönlendirdi, 1948'de sınıfındaki tek astronominin büyük olduğu gibi mezun oldu. Ama engellerin hemen hemen ardından Princeton Üniversitesi'nde lisansüstü okula başvurduğında, kibar ama firma reddedilmesi aldı: Princeton, 1975 yılına kadar kadınlarını astronomi programını kabul etmedi, Cornell Üniversitesi'nde fizik eğitimi aldı.

Georgetown Üniversitesi'nde Süreklilik

Onun evliliği matematikçi Robert Rubin'e döndükten sonra, doktorasını Cornell'de tamamlayan, çift Washington'a taşındı, D.C. Vera doktorasını Georgetown Üniversitesi'nde takip etti, büyüyen ailesini yükseltmekle birlikte yüksek lisans çalışmaları dengelemek (sonunda dört çocuk olurdu, hepsi 1954 yılında Doktor oldu, ama Rubin içgüdüsü doğruydu.

Erken kariyeri kalıcı cinsiyet ayrımcılığıyla işaretlendi. Sık sık sık teleskoplara erişimi inkar edildi, profesyonel toplantılardan dışladı ve kadınların gözlemsel astronomide yer almadığını söyledi. Ancak, kağıtları yayınlamayı ve yavaş yavaş yavaş bir itibar inşa etmeyi başarırdı, güvenilir veriler için Carnegie Institution'a katıldı.

Galaxy Rotation Curves: Shook Astrofiziksellerin Kanıtları

Newtonian Gravity'in Tahminleri

Vera Rubin'in çalışmalarının neden bu kadar devrimci olduğunu anlamak için, bir dönen galaksinin temel fiziklerini tekrar gözden geçirmemiz gerekiyor. 1970'lerde, astronomlar Newton'un mekaniklerine göre hız, Newton'un evrensel çekim yasasına ve gözle görülür bir şekilde dağılımına dayanarak, güneş yörüngesindeki gezegenlerden uzak durmaları gereken daha yavaş bir şekilde daha yavaş bir şekilde hıza sahipler.

1950'lerde ve 1960'larda ön ölçümler anomalilerde ima edildi.Sokado Adaları'nda Horace Babcock gibi Astronomlar, bu ipuçlarını beklenenden çok daha hızlı döndürmüşlerdi. Ancak, bu erken veriler sınırlıydı ve sonuçlar genellikle toz ve gaz için gözlemsel hatalar ya da eksik düzeltmeler atmıştı. Vera Rubin ve Kent Ford'un bu ipuçlarını sağlam kanıtlara dönüştürmek için kesin, sistematik bir çalışma aldı.

Rubin ve Ford'un Öncü Gözlemleri

Carnegie Institution'da çalışmak, Rubin, her galaksinin merkezinden farklı mesafedeki yıldızlar ve gaz bulutlarının yerlerini belirlemek için çok hassas bir şekilde tasarlanmış olan enstrüman üreticisi Kent Ford ile işbirliği yaptı.

Galakside bulunanlar başlangıçtan beri başlıyorlardı. Galakside – M31 (Veromeda), M33, NGC 2403 ve diğer birçok kişi - rotasyon eğrileri beklendiği gibi düşmedi: “Dönderin 3 kpc’de, daha sonra en yakın olan noktaya kadar yıldızlar ve gazlar daha da arttı. Bazı eğriler bile dış kenarda hafif bir artış gösterdi. 1970'te Andromeda Galaksisinde, Rubin ve Ford şöyle yazdı: “Hazırdak eğrileri dikti.

Diskreplik çok büyükydi. Galaksinin büyük radii'de sürekli kalmak için rotasyonu için, iç mekandan çekimler görünür yıldızlar ve gazın sağladığından çok daha güçlü olmalıdır. Rubin gözlemlenen hareketlerin üretmek için gerekli olan kütlenin mevcut olduğundan en az on kat daha büyük olduğunu hesapladı - görünür diskin ötesinde bir şey.

"Dark Madde" Hipotezini Anlayın

Karanlık madde kavramı tamamen yeni değildi. 1930'ların başlarında İsviçre-Amerikalı astronom Fritz Zwicky, Coma Cluster'daki galaksilerin büyük ölçüde görmezden geldiğini gözlemledi, çünkü doğrulanmamış kütle tutmadığı sürece küme dinamikleri parçaladı.

Vera Rubin'in çalışması, bu görünmeyen kütlenin anomali değil, aynı on yıllar boyunca, karanlık bir konu kümesünün bir yanı olmadığını gösterdi; her yerde, karanlık maddenin evrenin% 85'ini titizlikle yaptığını doğruladı.

Bu alternatif açıklamalara değer vermek - örneğin, yerçekimi kanunlarının değiştirilmesi gibi (örneğin, P., MOND, Modified Newtonian Dynamics) - önerilmişti. Ama astrofizik topluluğun ezici çoğunluğu karanlık madde hipotezini kabul ediyor çünkü galaksi rotasyonlarının ötesinde çok sayıda bağımsız gözlemler açık fikir sahibi değil, ama verileri sürekli olarak büyük bir ışık olmayan bir bileşene doğru işaret ediyor.

Rubin'in Modern Kozmoloji Üzerine Keşfetleri

Evren'in Paradigmasını Değiştirin

Rubin'in çalışmasından önce, standart kozmoloji modeli çoğunlukla sıradan atomik maddeden yapılmış bir evreni ortaya çıkardı, kütlelerinin büyük kısmını içeren yıldızlar ve gaz ile. Bu, astronomların görünür evreni kabul etmesi gerekiyordu - sadece teleskoplarla görebildiğimiz her şey - araştırmacıların görünmez oluşumlarını ve evrimlerini genişletdiği muazzam bir şekilde gömüldü.

Karanlık maddenin keşfi de büyük ölçekli simülasyonların gelişimini sürdü, örneğin Binyıl Simülasyonu ve Illustris gibi, kozmik yapının bugünkü güne kadar büyümesini modellemektedir. Bu simülasyonlar karanlık maddeye güvenir, zayıf bir şekilde etkileşime girer ve çekimsel olarak baskındır.

Galaxy Rotation'dan Cosmic Web'e

Rubin'in rotasyon eğrileri sadece ilk adımdı. Galaksi kümelerinin gözlemleri (Sıcak gaz ve çekim lensleri ile emisyonu kullanmak) ve kozmik mikrodalga arka plan (özellikle WMAP ve Planck uyduları tarafından) karanlık maddedeki anlayışlarımızı geliştirdi. Bugün gördüğümüz standart Lambda-CDM modeli - Soğuk Karanlık Madde için nerede - şimdi her galakside% 5 sıradan bir mesele, % 27 karanlık madde ve% 68 karanlık enerji ile çevrili.

Vera Rubin'in mirası sadece bir anomalinin keşfi değildir; 1993'te Ulusal Bilim Madalyası ve 1996 yılında Kraliyet Astronomical Society'nin (yalnızca Caroline Herschel) ismini almaya başlamadığı temel gözlemdir.

Meydanlar, Criticism ve Yolu Kabul Etmeye

Karanlık maddenin kabul edilmesi bir gecede gelmedi. 1970'lerde ve 1980'lerin başlarında birçok astronom Rubin'in sonuçlarıyla ilgili şüphe uyandırıcıydı.Hazırlık eğrilerinin ölçümlerinin seçim etkileri, toz yok edilmesi veya kalibrasyon hatalarıyla yanıldığı konusunda sorguladılar. Bazısı 1980'lerin sonlarında, karanlık madde için kanıtların büyük ölçüde ezici olduğunu ve bilimsel topluluğun kabul ettiği gibi büyük ölçüde kabul edilemez olduğunu iddia etti.

Rubin kendisi kişisel zorluklarla karşı karşıya kaldı. Bir erkek-erkek alanında bir kadın olarak, genellikle dışlayıcı olarak muamele gördü.O, Palomar Gözlemevi'ne 200 inçlik Hale Teleskobu'na erişimi inkar etti, çünkü observatory'un geri kalanının hiç olmadığı için - dönemin kurumsal cinsiyetliğini vurgulayan bir bahaneydi.

Karanlık madde fizikteki en büyük bulmacalardan biri olmaya devam ediyor. Onun çekimsel etkileri ile var olduğunu biliyoruz, ancak bunu doğrudan laboratuvar deneylerinde (bizim için kitlesel Parçacıklar veya WIMP’ler için arama gibi) tespit ettik ya da parçacığı doğasını tespit ettik.

Vera Rubin'in Enduring Legacy

Vera Rubin 25 Aralık 2016 tarihinde, dünyanın dört bir yanından gelen övgüler, yapmış olduğu derin etkiyi yansıtıyordu. New York Times, “gezegendelikli bir toplum, Vera Rubin Erken Kariyer Ödülü’nü onurlandırdı. Ama belki de en uygun şey Vera C. Rubin Gözlemevi’nin, milyarlarca galaksiyi ve karanlık maddeye yol açan şekillerin ince bozulması” diye adlandırdığımız bir tesistir.

Onun hikayesi ayrıca, galaksilerin nasıl döndüğünü anlamak için bir test olarak duruyor ve bu bütünlüğü genç bilim adamları için perspektifimizi değiştirdi - özellikle de alttan gelen gruplardan gelenler, tutkuyu, dayanıklılık ve esneklik en çılgın engellerin üstesinden gelebileceğini gösteriyor.

Bugün, her zaman bir öğrenci bir galaksi rotasyon eğrisi çiziyor ve düz bir şekilde görüyoruz, Vera Rubin'in çalışmasına dokunuyorlar. Her seferinde bir cosmolog karanlık madde yarılarını içeren bir simülasyon yürütüyor, omuzlarında duruyorlar. Ve her seferinde gökyüzünden yukarı doğru bakıyoruz, gerçekten orada ne olduğunu biliyoruz.

Sonuç: Görünmezleri Kim Öldürdü

Vera Rubin'in galaksi rotasyon eğrilerinin titiz ölçümleri, karanlık madde için ilk çekici, galaksi ölçekli kanıtlar sağladı. Onun çalışması, modern kosmolojinin bir yataklı içine dönüştü, ancak evrenin kompozisyonu ve yapısını anlamaya devam eden bir şekilde.Otizm, ve görmezden gelinemeyen verileri üretmek için teknik zorluklar.

Fizik sınırlarını keşfetmeye devam ettikçe - Büyük Hadron C. Rubin Gözlemevine Dekorundu - yıldızlara baktık ve evrenin daha gizemli olduğunu ortaya koyduklarını sorduk.

[0]Further okuması: [Dönem: [Düzd:0)

  • [FONT:0) Doğa: Vera Rubin'in yeni karanlık madde araştırma çağındaki mirası).
  • [0]Encyclopaedia Britannica: Vera Rubin biyografisi).
  • [FONT:0)Vera C. Rubin Gözlemevi resmi sitesi).
  • [0] Amerikan Fizik Enstitüsü: Vera Rubin ile Oral tarih röportajı[Dönemli:0)