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全世界一半大脑都在女性身上,暗物质之母Vera Rubin常说

2017-03-08 Nature自然科研 Nature自然科研


原文以Vera Rubin (1928-2016)为标题

发布在2017年2月1日的《自然》讣告版块上

原文作者:Neta A. Bachall


Vera Cooper Rubin (薇拉·库珀·鲁宾)是天文学领域的先锋、备受尊敬的楷模和女性科学家的忠实捍卫者。她的开创性研究证实了暗物质的存在,并证明星系是被暗物质“光圈”围绕着的。现在,我们已经知道暗物质组成了宇宙的大部分质量。


Vera Rubin 薇拉·鲁宾 (1928–2016)

华盛顿卡内基研究所


20世纪70年代,Rubin发现即使在星系外侧,恒星绕螺旋星系中心公转的速度也依然较高。这与牛顿引力理论相违。根据其预测,随着引力作用减弱,远距离恒星的公转速度应下降,就像太阳系最边缘的行星绕太阳运行的速度比距离较近的行星慢一样。差异非常显著——举例来说,如果木星运动的速度和地球一样,那么它的轨道周期将是5年而不是12年。


唯一能合理解释这些星系的“扁平自转曲线”(得名于它们在图表上的形状)的是,星系的质量一定以某种不可见的形式,超越了最遥远的恒星和气体云。这种多余的质量被称为暗物质。1933年,天文学家Fritz Zwicky首次提出暗物质的存在,他发现星系团的运动速度比根据可观测的质量预测的速度更快。


暗物质既不发射光也不吸收光,占宇宙质量密度的85%。我们并不确定它是什么,但大部分天体物理学家都认为它应该是一种新的粒子,不同于恒星、行星和人类中常见的重子(比如质子和中子)。暗物质的性质是科学中最大的未解之谜之一。其谜底将会改变我们对宇宙的认知。


Rubin在与同事Kent Ford的密切合作中做出了这一发现。Ford构建了进行这种精准测量所需的精密光学摄谱仪。1970年,二人发表了他们为邻近的仙女座星系绘制的首个自转曲线。Rubin和Ford没有像之前其他人那样,在21厘米射电波段观察星系盘中的氢气,而利用了可见光波段的光谱特征。这避免了解读气体动力学特征方面的困难;这一难题可能对其它研究造成了影响。


1978年,他们在由10个螺旋星系组成的大型样本中证实了扁平自转曲线的存在,进而证实了暗物质的存在。2016年12月25日,Vera Rubin逝世,享年88岁。1928年,Rubin出生于宾夕法尼亚州费城,10岁时与家人搬到华盛顿特区。她从小就对夜空着迷不已。她会透过卧室的窗户看着外面的夜空,想象是什么让星星在空中移动,当她坐在父母汽车的后座时,月亮又为什么会跟着她走。


她对理解宇宙的无尽渴望引领她来到了纽约瓦萨学院求学,Rubin之所以选择这里,是因为美国第一位专业女性天文学家MariaMitchell曾于1865-88年在此任教。1948年,Rubin作为同级中唯一一位天文学专业学生毕业,同年与丈夫结婚。她在康奈尔大学获得硕士学位,之后与丈夫搬至华盛顿特区,1954年获乔治城大学博士学位。她在博士论文中证明,星系是簇集在一起的,而不是均匀分布在太空中。这是一项惊人而又关键的发现,但它的重要性在多年后才得到认可。


在乔治城大学任教一段时间后,Vera于1965年接受了华盛顿卡内基研究所地磁学系的一个研究职位,此后一直在这一岗位上工作。在这里,她和Ford一起做出了她的开创性研究,并且指导了几代年轻天文学家从事星系动力学和暗物质研究工作。她深受所有认识她的人的爱戴。


身为一名女性科学家,Rubin遇到了无数困难,但她依然取得了成功。她总是乐观、热情而又坚持不懈。她曾希望进入普林斯顿大学研究生院学习,但遭到了拒绝,因为该校当时不接收女生(普林斯顿大学于2005年授予Rubin荣誉学位)。


她曾希望使用加州帕洛马天文台的海尔望远镜,但也遭到了拒绝,因为该设备直到20世纪60年代才允许女性使用。她为女性的发展铺平了道路:她不仅鼓励和激励了女性,还大力推动聘任女性担任教职、授予女性荣誉、邀请女性参会发言。如果女性发言人过少,她会要求组织者增加。正如Vera常说的,“全世界一半的大脑都在女性身上。”


Vera的成就为她带来了无数的荣誉,包括美国国家科学奖章、英国皇家天文学会金质奖章、格鲁伯宇宙学奖、美国国家科学院的詹姆斯·克雷格·沃森奖以及大量荣誉学位。人们普遍认为,她的关键观测结果应被授予诺贝尔奖。作为扁平自转曲线和暗物质“之母”,Vera的科学遗产,以及她对几代男女科学家的教导和激励将会被永远铭记。


Nature|doi:10.1038/542032a



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