Henrietta Swan Leavitt

Una linea retta può facilmente essere tracciata tra ciascuna delle due serie di punti corrispondenti ai massimi e ai minimi, dimostrando così che esiste una semplice relazione tra la luminosità delle variabili e i loro periodi.

Henrietta Swan Leavitt è stata un'astronoma americana. Laureata al Radcliffe College, ha lavorato all'Harvard College Observatory come "calcolatrice", incaricata di esaminare lastre fotografiche per misurare e catalogare la luminosità delle stelle. Questo lavoro l'ha portata a scoprire la relazione tra la luminosità e il periodo delle variabili Cefeidi. La scoperta di Leavitt ha fornito agli astronomi la prima "candela standard" con la quale misurare la distanza dalle galassie lontane. Dopo la sua morte, Edwin Hubble utilizzò la relazione periodo-luminosità di Leavitt, insieme agli spostamenti spettiali galattici misurati per la prima volta da Vesto Slipher all'Osservatorio Lowell, per stabilire che l'universo è in espansione (vedi la legge di Hubble). Prima che Leavitt notasse la relazione tra luminosità e periodo che può essere utilizzata per distanze fino a 20 milioni di anni luce, gli astronomi si affidavano alla parallasse e alla triangolazione. Il metodo della parallasse e della triangolazione funziona fino a centinaia di anni luce, ma non oltre. La nostra galassia, la Via Lattea, è già grande 100.000 anni luce. Distanze ancora maggiori possono essere misurate utilizzando la massa teorica massima delle nane bianche calcolata da Subrahmanyan Chandrasekhar.

Biografia

I primi anni e l'educazione

Henrietta Swan Leavitt è nata a Lancaster, Massachusetts, figlia del ministro della chiesa congregazionalista George Roswell Leavitt e di sua moglie Henrietta Swan Kendrick. Era discendente di Deacon John Leavitt, un sarto puritano inglese, che si stabilì nella colonia della Massachusetts Bay all'inizio del diciassettesimo secolo. Nei primi registri del Massachusetts il cognome della famiglia era scritto "Levett". Leavitt rimase profondamente religiosa e fedele alla sua chiesa.

Leavitt ha frequentato l'Oberlin College prima di trasferirsi alla Società per l'Istruzione Collegiale delle Donne dell'Università di Harvard, in seguito Radcliffe College, ricevendo una laurea di primo livello nel 1892. Ad Oberlin e a Harvard, Leavitt ha studiato un curriculum ampio che includeva il greco classico, le belle arti, la filosofia, la geometria analitica e il calcolo. Non è stato fino al suo quarto anno di università che Leavitt ha seguito un corso di astronomia, nel quale ha ottenuto una A.:27 Leavitt ha anche iniziato a lavorare come una delle donne "calcolatrici" all'Harvard College Observatory, assunta dal suo direttore Edward Charles Pickering per misurare e catalogare la luminosità delle stelle come appaiono nella collezione di lastre fotografiche dell'osservatorio. All'inizio del 1900, alle donne non era permesso operare i telescopi.

Nel 1893, Leavitt ottenne crediti verso una laurea magistrale in astronomia per il suo lavoro all'Harvard College Observatory, ma non ha mai completato quella laurea. Nel 1898 divenne membro dello staff di Harvard, come primo "Curatore delle Fotografie Astronomiche". Leavitt lasciò l'osservatorio per fare due viaggi in Europa e completò un periodo come assistente artistica al Beloit College nel Wisconsin. In questo periodo contrasse una malattia che le causò una perdita progressiva dell'udito.

Carriera astronomica

Leavitt tornò all'Harvard College Observatory dai suoi viaggi nel 1903. Poiché Leavitt aveva mezzi indipendenti, Pickering inizialmente non dovette pagarla. Successivamente, ricevette $0,30 all'ora per il suo lavoro,:32 guadagnando solo $10,50 a settimana. Era apparentemente "laboriosa, di mentalità seria..., poco incline a passatempi frivoli e dedita selflessly alla sua famiglia, alla sua chiesa e alla sua carriera". Una delle donne con cui Leavitt ha lavorato all'Harvard Observatory era Annie Jump Cannon, che condivideva l'esperienza di essere sorda.

Pickering assegnò a Leavitt lo studio delle stelle variabili delle Nubi di Magellano Piccola e Grande, come registrato su lastre fotografiche scattate con l'Astrogafo Bruce della Stazione Boyden dell'Harvard Observatory ad Arequipa, Perù. Ha identificato 1777 stelle variabili. Nel 1908 ha pubblicato i suoi risultati negli Annals of the Astronomical Observatory of Harvard College, notando che le variabili più luminose avevano il periodo più lungo.

In un altro articolo pubblicato nel 1912, Leavitt ha esaminato attentamente la relazione tra i periodi e la luminosità di un campione di 25 stelle variabili Cefeidi nella Piccola Nube di Magellano. Questo articolo è stato comunicato e firmato da Edward Pickering, ma la prima frase indica che è stato "preparato da Miss Leavitt". Leavitt ha realizzato un grafico della magnitudine rispetto al logaritmo del periodo e ha determinato che, con le sue stesse parole,

Una linea retta può facilmente essere tracciata tra ciascuna delle due serie di punti corrispondenti ai massimi e ai minimi, dimostrando così che esiste una semplice relazione tra la luminosità delle stelle variabili Cefeidi e i loro periodi.

Ha quindi utilizzato l'assunzione semplificatrice che tutte le Cefeidi all'interno della Piccola Nube di Magellano erano approssimativamente alla stessa distanza, in modo che la loro luminosità intrinseca potesse essere dedotta dalla loro luminosità apparente come registrata nelle lastre fotografiche, fino a un fattore di scala poiché la distanza alle Nubi di Magellano era ancora sconosciuta. Ha espresso la speranza che le parallassi di alcune Cefeidi sarebbero state misurate, il che accadde presto, permettendo così che la sua scala periodo-luminosità fosse calibrata. Questo ragionamento ha permesso a Leavitt di stabilire che il logaritmo del periodo è linearmente correlato al logaritmo della luminosità ottica intrinseca media della stella, che è la quantità di potenza irradiata dalla stella nello spettro visibile.

Leavitt ha anche sviluppato e continuato a perfezionare lo Standard di Harvard per le misurazioni fotografiche, una scala logaritmica che ordina le stelle per luminosità su 17 magnitudini. Ha inizialmente analizzato 299 lastre da 13 telescopi per costruire la sua scala, che è stata accettata dal Comitato Internazionale delle Magnitudini Fotografiche nel 1913.

Nel 1913, Leavitt ha scoperto T Pyxidis, una nova ricorrente in Pyxis, e una delle più frequenti nove ricorrenti nel cielo con eruzioni osservate nel 1890, 1902, 1920, 1944, 1967 e 2011.

Leavitt era membro di Phi Beta Kappa, dell'American Association of University Women, dell'American Astronomical and Astrophysical Society, dell'American Association for the Advancement of Science, e membro onorario dell'American Association of Variable Star Observers. Nel 1921, quando Harlow Shapley divenne direttore dell'osservatorio, Leavitt fu nominata capo della fotometria stellare. Entro la fine di quell'anno aveva succombuto al cancro ed è stata sepolta nel lotto della famiglia Leavitt al Cambridge Cemetery a Cambridge, Massachusetts.:89

Impatto scientifico

Secondo lo scrittore di scienza Jeremy Bernstein, "le stelle variabili erano state di interesse per anni, ma quando stava studiando quelle lastre, dubito che Pickering pensasse che avrebbe fatto una scoperta significativa, una che avrebbe eventualmente cambiato l'astronomia." La relazione periodo-luminosità per le Cefeidi, ora nota come "legge di Leavitt", ha reso le stelle la prima "candela standard" in astronomia, permettendo agli scienziati di calcolare le distanze alle galassie troppo remote affinché le osservazioni di parallasse stellare fossero utili. Un anno dopo che Leavitt ha riportato i suoi risultati, Ejnar Hertzsprung ha determinato la distanza di diverse Cefeidi nella Via Lattea e che, con questa calibrazione, la distanza a qualsiasi Cefeide potrebbe essere accuratamente determinata.

Le Cefeidi furono presto rilevate in altre galassie, come Andromeda, in particolare da Edwin Hubble nel 1923-24, e divennero una parte importante delle prove che le "nebulose a spirale" sono galassie indipendenti situate lontano dalla nostra stessa Via Lattea. Quindi, la scoperta di Leavitt avrebbe cambiato per sempre la nostra immagine dell'universo, poiché ha indotto Harlow Shapley a spostare il nostro Sole dal centro della galassia nel "Grande Dibattito" e Edwin Hubble a spostare la nostra galassia dal centro dell'universo.

La scoperta di Leavitt di un modo per misurare accuratamente le distanze su scala inter-galattica ha aperto la strada alla comprensione moderna dell'astronomia della struttura e della scala dell'universo. I successi di Edwin Hubble, l'astronomo americano che ha stabilito che l'universo è in espansione, sono stati resi possibili anche dalla ricerca rivoluzionaria di Leavitt. Hubble ha spesso detto che Leavitt meritava il Premio Nobel per il suo lavoro. Il matematico Gösta Mittag-Leffler, membro dell'Accademia Svedese delle Scienze, ha tentato di nominarla per quel premio nel 1925, solo per scoprire che era morta di cancro tre anni prima.:118 Il Premio Nobel non è assegnato postumamente.

Malattia e morte

Il lavoro scientifico di Leavitt ad Harvard è stato frequentemente interrotto da malattie e obblighi familiari. La sua morte prematura, all'età di 53 anni a causa del cancro allo stomaco, è stata vista come una tragedia dai suoi colleghi per ragioni che andavano oltre i suoi successi scientifici. Il suo collega Solon I. Bailey ha scritto nel suo necrologio che "aveva la facoltà felice e gioiosa di apprezzare tutto ciò che era degno e amabile negli altri, ed era dotata di una natura così piena di sole che, per lei, tutta la vita diventava bella e piena di significato".:28

"Seduto sulla cima di una dolce collina," scrive George Johnson nella sua biografia di Leavitt, "il luogo è segnato da un monumento esagonale alto, sulla cima del quale siede un globo cullato su un piedistallo di marmo drappeggiato. Suo zio Erasmus Darwin Leavitt e la sua famiglia sono sepolti lì, insieme ad altri Leavitt...". Una targa che commemora Henrietta e i suoi due fratelli, Mira e Roswell, è montata su un lato del monumento. Nelle vicinanze si trovano le tombe di Henry e William James.:90 Non c'è epitaffio al cimitero che commemoralizza i successi di Henrietta Leavitt in astronomia.

Onori postumi

• L'asteroide 5383 Leavitt e il cratere Leavitt sulla Luna sono nominati dopo di lei per onorare gli uomini e le donne sordi che hanno lavorato come astronomi.
• Uno dei telescopi ASAS-SN, situato al McDonald Observatory in Texas, è nominato in suo onore.

Libri e spettacoli

Lauren Gunderson ha scritto un'opera teatrale, Silent Sky, che ha seguito il viaggio di Leavitt dalla sua accettazione ad Harvard alla sua morte.

George Johnson ha scritto una biografia, Miss Leavitt's Stars, che mette in mostra i trionfi del progresso delle donne nella scienza attraverso la storia di Leavitt.

Robert Burleigh ha scritto la biografia Look Up!: Henrietta Leavitt, Pioneering Woman Astronomer per un pubblico più giovane. È scritto per bambini da quattro a otto anni.