Открића Хенријете Левит (1868-1921) омогућила су мерење великих космичких раздаљина и заувек променила наше схватање света
Текст: Никола Здравковић
У фебруару 1925. године, до директора Харвардске опсерваторије Харлоуа Шејплија стигло је писмо од чувеног математичара Гесте Митаг-Лефлера, члана Шведске академије наука. Писмо није било упућено Шејплију, већ једној његовој колегиници, Хенријети Левит. Митаг-Лефлер је желео да је номинује за Нобелову награду за физику. Оно што није знао је да је Хенријета умрла од рака још четири године раније.
Митаг-Лефлер је био утицајан математичар и лобиста, борац за признавање жена у науци. Две деценије раније, наговорио је Комитет да уврсте Марију Кири међу добитнике Нобелове награде 1903, поред њеног мужа Пјера и Анрија Бекерела. Био је импресиониран Хенријетиним радом, иако, како је написао у свом окаснелом писму, није познавао материју баш најбоље.
Харлоу Шејпли, који је кратко током 1921. био Хенријетин шеф, обавестио је шведског математичара о њеној смрти и додао са жаљењем: ”Да је била ослобођена својих обавеза, сигуран сам да би научни допринос г-ђице Левит био још бриљантнији него што је био.” Наиме, Хенријета није била научник у опсерваторији, већ рачунар. Крајем деветнаестог века рачунари су били људи, а не машине; у случају Харвардске опсерваторије, рачунари су биле жене.
Запослио ју је Едвард Пикеринг, тадашњи директор, 1893. Имала је двадесет и пет година, и тек је била завршила студије на данашњем Редклиф колеџу (тада Друштву за факултетско образовање жена). Редклиф је био и остао престижна образовна институција, смештена у близини Харварда, у Кембриџу у Масачусетсу. Дошавши из пуританске породице која је подржавала њено образовање, Хенријета је била марљива и предана каријери.
Ове особине су је чиниле савршеним кандидатом за Пикерингов програм. Он је тражио образоване жене које је требало да раде оно што астрономи нису желели: да пролазе кроз безброј фотографских плоча и бележе оно што су телескопи усликавали. Другим речима, тражио је рачунаре. Многе од његових ”рачунарки” су касније направиле велике помаке и открића у астрономији.
Мистерије раздаљине
Астрономија с краја деветнаестог века била је далеко од модерних метода, знања и технологије. Један од горућих проблема било је питање мерења космичких раздаљина. Удаљеност оближњих звезда (до око 100 парсека) била је мерљива преко угла паралаксе: угла привидног померања звезде услед Земљиног кретања око Сунца. Међутим, удаљеност звезда даљих од тога била је потпуна мистерија, а са њом и величина универзума.
Звезде поседују огромне варијације у апсолутној магнитуди, односно јачини њиховог сјаја. Привидна магнитуда, односно привидна јачина сјаја тела гледано са Земље, зависи, наравно, и од удаљености тог тела. Зато је Јупитер сјајнији од било које звезде. Привидна магнитуда звезда, једна од ретких вредности које се непосредно ”читају” посматрањем ноћног неба, сама не пружа никакав увид у њихову удаљеност.
Немогућност одређивања апсолутне магнитуде, а самим тим и удаљености звезда, вековима су кочиле напредак у људском схватању универзума. Почетком двадесетог века, знање о далеком свемиру било је и даље врло ограничено. Једно уврежено мишљење је било да не постоје друге галаксије осим Млечног пута; да свемир чини само наша галаксија и околне маглине.
У таквим околностима, Хенријета Левит је седела са још неколико својих колегиница у харвардској канцеларији и марљиво тумачила плоче из телескопа у Перуу. Још крајем студија преживела је тешку болест која ју је оставила глувом. Добру пријатељицу, и инспирацију, пронашла је у колегиници и касније чувеној астрономкињи Ани Џамп Кенон, која је такође имала озбиљних тешкоћа са слухом.
Пикеринг је Хенријети наложио да тражи и бележи променљиве звезде, које пролазе кроз осцилације у својој сјајности, а посебно тзв. ”цефеиде”, код којих те осцилације имају правилне циклусе. Хенријета је користила релативно једноставну методу детектовања променљивих звезда: преклопила би две плоче истог сегмента неба из различитих датума и заокруживала звезде које се не поклапају. Открила их је око 2400.
Велико откриће
Копкале су је цефеиде у Магелановим облацима, две маглине видљиве са јужне хемисфере. У једном раду из 1908. забележила је да се код неких цефеида у маглинама примећује образац: оне које су сјајније имају дужи период осцилације. Пошто није била плаћена да се бави научним радом, овим проблемом се бавила кад је стизала, у слободно време. Често су је прекидале обавезе према родитељима.
Током година је ипак истрајавала у свом истраживању. Концентрисала се на Магеланове облаке. Иако није могла да одреди апсолутну магнитуду присутних звезда, превазишла је то ограничење једноставном претпоставком: све звезде у облацима су много ближе једне другима него Земљи. Удаљеност од Земље им је (релативно и приближно) једнака. Самим тим, привидно сјајније звезде у облацима заправо и јесу сјајније од других оближњих звезда.
Са тим у виду, окренула се њиховим осцилацијама. Правилност коју је раније приметила се понављала: што звезда има већу магнитуду, то јој је период осцилације дужи. Штавише, однос магнитуде и осцилације је правилан и предвидив. Хенријета је овај резултат објавила у часопису Harvard College Observatory Circular 1912. године. Чланак је имао само три стране, потписан заједно са Едвардом Пикерингом.
Данас знамо зашто код цефеида постоји правилност у односу апсолутне магнитуде и дужини осцилација. Слој хелијума на површини звезде је транспарентнији што је мање јонизован. Цефеиде пролазе кроз правилне осцилације између два стања: једног у којем је звезда велика, хладнија и сјајна (јер је хелијум трансперентнији), и другог у којем је она мања, топлија и блеђа (јер је хелијум мање транспарентан).
До овог објашњења астрономија је дошла тек деценијама након смрти Хенријете Левит. Међутим, њено откриће је убрзо било искоришћено за мерење раздаљина по једном једноставном кључу. Пошто дужина осцилације код цефеида не зависи од удаљености звезде, она нам, заједно са привидном магнитудом, открива апсолутну магнитуду звезде. Ако је звезда привидно ”бледа” а осцилација јој је дуга, звезда је јако далеко.
Значај и заборав
Било је потребно неколико година да настане метод мерења раздаљина уз помоћ дужина осцилације цефеида. То су урадили Ејнар Херцшпрунг и Харлоу Шејпли, који су искористили цефеиде чија је удаљеност мерљива паралаксом. Шејпли је касније постао Хенријетин колега током кратког периода 1921, између његовог доласка на Пикерингово место директора опсерваторије и Хенријетине смрти исте године.
Шејпли је, користећи променљиве звезде, проценио величину Млечног пута и сместио Сунчев систем на обод галаксије, уместо у њен центар. Ово је био прави шок за многе астрономе тог времена. Међутим, био је у криву у чувеној ”Великој дебати” 1920, заговарајући универзум у којем је једина галаксија Млечни пут. Противник му је био такође велики астроном, Хебер Кертис. Услед недостатка података, али и грешака у мерењу брзине ротације удаљених ”маглина”, питање величине универзума је остало нерешено.
Једно-галактички универзум срушио је Едвин Хабл, и то опет користећи Хенријетино велико откриће. Уз помоћ тада најмоћнијег на свету Хукер телескопа у опсерваторији Маунт Вилсон, Хабл је открио цефеиде у ”маглини” Андромеда. Однос њихове привидне магнитуде и осцилације их је дефинитивно сместио далеко од окриља Млечног пута. Први пут у историји откривена је нова галаксија – Андромеда, а универзум је нагло и непојмљиво порастао у обиму.
Ово се све дешава неколико година након Хенријетине смрти. До краја живота је радила као рачунарка. И поред тога што је била кључна карика у открићу других галаксија, али и у мерењу нашег Млечнег пута, наука је највећим делом заборавља. Међународна астрономска унија тек 1970. назива један кратер на Месецу ”Левит”. Исто име добија и астероид 5383 1973. године. Математички однос између вредности магнитуде и осцилације цефеида тек данас постаје познат као ”Левитин закон”.
У њеној умрлици, Солон Бејли, в.д. директора опсерваторије у периоду између Пикеринга и Шејплија, описао ју је следећим речима: ”…Била је предани члан свог уског породичног круга, несебична у пријатељству, непоколебљиво одана својим принципима, и дубоко савесна и искрена у привржености својој религији и цркви. Имала је ту срећну особину да цени све што је вредно и допадљиво у другима, и поседовала је дух тако ведар и топао да је њој читав живот био леп и препун значења.”