关系|仰望星空的半边天③ 亨丽埃塔·勒维特 | 观天者说

上一期已经预告过 , 本期观天者说女王节系列的主角是另一名非常厉害的“哈佛计算员”——亨丽埃塔·勒维特(Henrietta Swan Leavitt) 。
勒维特出生于1868年 。 上学期间 , 她对天文学产生了兴趣 。 1894年 , 勒维特作为一名志愿者加入哈佛大学天文台 。 后来她成为测光部的负责人 。 这个部门的主要工作就是测量恒星的亮度 , 而勒维特承担的一项具体任务是检查大小麦哲伦星云的照相底片 , 并在其中识别亮度发生变化的恒星 , 也就是变星 。 为了实现这一点 , 她会比较在不同日期拍摄的同一片天空的底片 。 偶尔发现一颗恒星在有些日子会变亮或变暗 , 就表明它可能是一颗变星 。

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图1. 工作中的亨丽埃塔·勒维特(来源:Harvard University)
经过几年的研究 , 勒维特在大小麦哲伦云中发现了1777颗变星 。 她注意到这其中有47颗似乎是一类特殊的变星 , 并称之为“星团变星”——也就是我们今天所说的造父变星 。 在检查观测记录时 , 勒维特发现了一件很重要的事情:周期较长的造父变星似乎比周期较短的更明亮 。 换句话说 , 造父变星“眨眼”的频率和它们的亮度之间存在某种关系 。 1912年 , 勒维特进一步证实了自己的发现 , 造父变星周期的对数与平均亮度是线性相关的 , 就是所谓的周光关系 , 这样一来 , 很容易就能够推算出它们到地球的距离 。

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图2. 造父变星的(修正)周光关系(来源:NASA)
由于当时的性别偏见 , 勒维特没有机会充分展示自己的才能 , 但一位同事评价她“拥有天文台最出色的头脑” 。 在人们的记忆中 , 她勤奋、认真 , “轻描淡写” 。 直到1921年死于癌症 , 勒维特始终默默无闻地在天文台工作 。
对天文学家来说 , 最重要但也是最具挑战性的任务之一就是测量遥远天体的距离 。 如今 , 经典造父变星被用来测量星系之间的距离 , 最远可达1亿光年——远远超出了本星系群的范围 。 一个多世纪过去了 , 勒维特的发现对于真正理解宇宙的尺度仍然具有举足轻重的影响 。 用《勒维特之星》一书的作者乔治·约翰逊(G. Johnson)的话说 , 勒维特就是那位“发现如何测量宇宙的女人” 。
在那个女性不被允许操作天文望远镜的年代 , 勒维特、坎农等哈佛计算员在天文台的职位和薪水都很低 , 但这丝毫没有削弱她们对天文研究的热情 。 她们完美地完成了自己的工作 , 也让我们看到更深更远的宇宙 。
下一期要介绍的是传奇的“哈勃望远镜之母”——南希·格蕾丝·罗曼(Nancy Grace Roman) 。 让我们下周再见 。
主讲人简介:李海宁 , 中国科学院国家天文台星云研究员 。 中国科学院青年创新促进会优秀会员 。 译有《宇宙的真相》《图说宇宙》《宇宙简史》等科普书籍 。
【关系|仰望星空的半边天③ 亨丽埃塔·勒维特 | 观天者说】[责任编辑: 赵宇豪 ]

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