Henrijeta Levit, žena koja je proširila univerzum

Otkrića Henrijete Levit (1868-1921) omogućila su merenje velikih kosmičkih razdaljina i zauvek promenila naše shvatanje sveta.

U februaru 1925. godine, do direktora Harvardske opservatorije Harloua Šejplija stiglo je pismo od čuvenog matematičara Geste Mitag-Leflera, člana Švedske akademije nauka. Pismo nije bilo upućeno Šejpliju, već jednoj njegovoj koleginici, Henrijeti Levit. Mitag-Lefler je želeo da je nominuje za Nobelovu nagradu za fiziku. Ono što nije znao je da je Henrijeta umrla od raka još četiri godine ranije. Mitag-Lefler je bio uticajan matematičar i lobista, borac za priznavanje žena u nauci. Dve decenije ranije, nagovorio je Komitet da uvrste Mariju Kiri među dobitnike Nobelove nagrade 1903. godine, pored njenog muža Pjera i Anrija Bekerela. Bio je impresioniran Henrijetinim radom, iako, kako je napisao u svom okasnelom pismu, nije poznavao materiju baš najbolje. Harlou Šejpli, koji je kratko tokom 1921. bio Henrijetin šef, obavestio je švedskog matematičara o njenoj smrti i dodao sa žaljenjem: Da je bila oslobođena svojih obaveza, siguran sam da bi naučni doprinos g-đice Levit bio još briljantniji nego što je bio. Naime, Henrijeta nije bila naučnik u opservatoriji, već računar. Krajem devetnaestog veka računari su bili ljudi, a ne mašine; u slučaju Harvardske opservatorije, računari su bile žene.

Zaposlio ju je Edvard Pikering, tadašnji direktor, 1893. godine. Imala je dvadeset i pet godina, i tek je bila završila studije na današnjem Redklif koledžu (tada Društvu za fakultetsko obrazovanje žena). Redklif je bio i ostao prestižna obrazovna institucija, smeštena u blizini Harvarda, u Kembridžu u Masačusetsu. Došavši iz puritanske porodice koja je podržavala njeno obrazovanje, Henrijeta je bila marljiva i predana karijeri. Ove osobine su je činile savršenim kandidatom za Pikeringov program. On je tražio obrazovane žene koje je trebalo da rade ono što astronomi nisu želeli: da prolaze kroz bezbroj fotografskih ploča i beleže ono što su teleskopi uslikavali. Drugim rečima, tražio je računare. Mnoge od njegovih računarki su kasnije napravile velike pomake i otkrića u astronomiji.

Misterije razdaljine

Astronomija s kraja devetnaestog veka bila je daleko od modernih metoda, znanja i tehnologije. Jedan od gorućih problema bilo je pitanje merenja kosmičkih razdaljina. Udaljenost obližnjih zvezda (do oko 100 parseka) bila je merljiva preko ugla paralakse: ugla prividnog pomeranja zvezde usled Zemljinog kretanja oko Sunca. Međutim, udaljenost zvezda daljih od toga bila je potpuna misterija, a sa njom i veličina univerzuma. Zvezde poseduju ogromne varijacije u apsolutnoj magnitudi, odnosno jačini njihovog sjaja. Prividna magnituda, odnosno prividna jačina sjaja tela gledano sa Zemlje, zavisi, naravno, i od udaljenosti tog tela. Zato je Jupiter sjajniji od bilo koje zvezde.

Prividna magnituda zvezda, jedna od retkih vrednosti koje se neposredno čitaju posmatranjem noćnog neba, sama ne pruža nikakav uvid u njihovu udaljenost. Nemogućnost određivanja apsolutne magnitude, a samim tim i udaljenosti zvezda, vekovima su kočile napredak u ljudskom shvatanju univerzuma. Početkom dvadesetog veka, znanje o dalekom svemiru bilo je i dalje vrlo ograničeno. Jedno uvreženo mišljenje je bilo da ne postoje druge galaksije osim Mlečnog puta; da svemir čini samo naša galaksija i okolne magline. U takvim okolnostima, Henrijeta Levit je sedela sa još nekoliko svojih koleginica u harvardskoj kancelariji i marljivo tumačila ploče iz teleskopa u Peruu. Još krajem studija preživela je tešku bolest koja ju je ostavila gluvom. Dobru prijateljicu, i inspiraciju, pronašla je u koleginici i kasnije čuvenoj astronomkinji Ani Džamp Kenon, koja je takođe imala ozbiljnih teškoća sa sluhom. Pikering je Henrijeti naložio da traži i beleži promenljive zvezde, koje prolaze kroz oscilacije u svojoj sjajnosti, a posebno tzv. cefeide, kod kojih te oscilacije imaju pravilne cikluse. Henrijeta je koristila relativno jednostavnu metodu detektovanja promenljivih zvezda: preklopila bi dve ploče istog segmenta neba iz različitih datuma i zaokruživala zvezde koje se ne poklapaju. Otkrila ih je oko 2.400.

Veliko otkriće

Kopkale su je cefeide u Magelanovim oblacima, dve magline vidljive sa južne hemisfere. U jednom radu iz 1908. zabeležila je da se kod nekih cefeida u maglinama primećuje obrazac: one koje su sjajnije imaju duži period oscilacije. Pošto nije bila plaćena da se bavi naučnim radom, ovim problemom se bavila kad je stizala, u slobodno vreme. Često su je prekidale obaveze prema roditeljima. Tokom godina je ipak istrajavala u svom istraživanju. Koncentrisala se na Magelanove oblake. Iako nije mogla da odredi apsolutnu magnitudu prisutnih zvezda, prevazišla je to ograničenje jednostavnom pretpostavkom: sve zvezde u oblacima su mnogo bliže jedne drugima nego Zemlji. Udaljenost od Zemlje im je (relativno i približno) jednaka. Samim tim, prividno sjajnije zvezde u oblacima zapravo i jesu sjajnije od drugih obližnjih zvezda. Sa tim u vidu, okrenula se njihovim oscilacijama. Pravilnost koju je ranije primetila se ponavljala: što zvezda ima veću magnitudu, to joj je period oscilacije duži. Štaviše, odnos magnitude i oscilacije je pravilan i predvidiv. Henrijeta je ovaj rezultat objavila u časopisu Harvard College Observatory Circular 1912. godine. Članak je imao samo tri strane, potpisan zajedno sa Edvardom Pikeringom. Danas znamo zašto kod cefeida postoji pravilnost u odnosu apsolutne magnitude i dužini oscilacija. Sloj helijuma na površini zvezde je transparentniji što je manje jonizovan. Cefeide prolaze kroz pravilne oscilacije između dva stanja: jednog u kojem je zvezda velika, hladnija i sjajna (jer je helijum transperentniji), i drugog u kojem je ona manja, toplija i bleđa (jer je helijum manje transparentan). Do ovog objašnjenja astronomija je došla tek decenijama nakon smrti Henrijete Levit. Međutim, njeno otkriće je ubrzo bilo iskorišćeno za merenje razdaljina po jednom jednostavnom ključu. Pošto dužina oscilacije kod cefeida ne zavisi od udaljenosti zvezde, ona nam, zajedno sa prividnom magnitudom, otkriva apsolutnu magnitudu zvezde. Ako je zvezda prividno bleda a oscilacija joj je duga, zvezda je jako daleko.

Značaj i zaborav

Bilo je potrebno nekoliko godina da nastane metod merenja razdaljina uz pomoć dužina oscilacije cefeida. To su uradili Ejnar Hercšprung i Harlou Šejpli, koji su iskoristili cefeide čija je udaljenost merljiva paralaksom. Šejpli je kasnije postao Henrijetin kolega tokom kratkog perioda 1921. godine, između njegovog dolaska na Pikeringovo mesto direktora opservatorije i Henrijetine smrti iste godine. Šejpli je, koristeći promenljive zvezde, procenio veličinu Mlečnog puta i smestio Sunčev sistem na obod galaksije, umesto u njen centar. Ovo je bio pravi šok za mnoge astronome tog vremena. Međutim, bio je u krivu u čuvenoj Velikoj debati 1920. godine, zagovarajući univerzum u kojem je jedina galaksija Mlečni put. Protivnik mu je bio takođe veliki astronom, Heber Kertis. Usled nedostatka podataka, ali i grešaka u merenju brzine rotacije udaljenih maglina, pitanje veličine univerzuma je ostalo nerešeno. Jedno-galaktički univerzum srušio je Edvin Habl, i to opet koristeći Henrijetino veliko otkriće. Uz pomoć tada najmoćnijeg na svetu Huker teleskopa u opservatoriji Maunt Vilson, Habl je otkrio cefeide u maglini Andromeda. Odnos njihove prividne magnitude i oscilacije ih je definitivno smestio daleko od okrilja Mlečnog puta. Prvi put u istoriji otkrivena je nova galaksija – Andromeda, a univerzum je naglo i nepojmljivo porastao u obimu. Ovo se sve dešava nekoliko godina nakon Henrijetine smrti. Do kraja života je radila kao računarka. I pored toga što je bila ključna karika u otkriću drugih galaksija, ali i u merenju našeg Mlečneg puta, nauka je najvećim delom zaboravlja. Međunarodna astronomska unija tek 1970. naziva jedan krater na Mesecu Levit. Isto ime dobija i asteroid 5383 1973. godine. Matematički odnos između vrednosti magnitude i oscilacije cefeida tek danas postaje poznat kao Levitin zakon. U njenoj umrlici, Solon Bejli, v.d. direktora opservatorije u periodu između Pikeringa i Šejplija, opisao ju je sledećim rečima: ...Bila je predani član svog uskog porodičnog kruga, nesebična u prijateljstvu, nepokolebljivo odana svojim principima, i duboko savesna i iskrena u privrženosti svojoj religiji i crkvi. Imala je tu srećnu osobinu da ceni sve što je vredno i dopadljivo u drugima, i posedovala je duh tako vedar i topao da je njoj čitav život bio lep i prepun značenja.

Izvor: Elementarijum