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她们画出了百年前第一幅恒星地图

时间: 2021年03月09日 | 作者: Nathaniel Scharping | 来源: 科研圈
一个多世纪以前,一群被称为“哈佛计算机”的女性改变了我们对宇宙的理解。如今,志愿者将她们的发现重新呈现到了我们的面前。



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图片来源: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics/Wiki


来源   discovermagezine.com

作者   Nathaniel Scharping

翻译   李姗珊

编辑   魏潇


100 多年前,美国哈佛大学的天文学家 Edward Charles Pickering 决定“拍下”整个夜空的照片,或者说,用成千上万张通过望远镜记录下的碎片组成一个夜空的完整图景。如今,这些照片正封存在哈佛大学天文台成千上万的玻璃底片下,这是我们对于宇宙最早的详尽记录。尽管全天星图的点子最初由 Pickering 提出,这项艰巨任务主要是由一群被称为“哈佛计算机”的女性完成的。在硅芯片和电路组成的计算机出现之前,物理及天文学领域的科学家们处理复杂的计算任务时,一般靠手。


“那时需要靠人去检查包含着数千个恒星的底片,对底片上每一个恒星进行标记,”哈佛-史密森学会天体物理学中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的首席图书管理员 Daina Bouquin 说道。“分析并创造出了首个全天星图的,是一群默默工作了数十年的女性。”



“隐藏人物”的历史


就像电影《隐藏人物》(Hidden Figures)中的伟大女性,“哈佛计算机”们保持着同样神秘的身份,也做出了同样耀眼的功绩。以 Henrietta Swan Leavitt 和 Annie Jump Cannon 为代表的女性们一起,首次完成了对恒星运动轨迹及亮度的精确观测。这些数据构建了如今人们对宇宙基础结构的理解。


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图片来源:commons.wikimedia.org


“在 18 世纪末到 19 世纪初,天文学经历了一次巨大的变革,” Bouquin 说道。“我们的任务从对宇宙进行记录和描述,转移到了去理解和讨论宇宙的物理学原理。” Bouquin 如今领导着 PHaEDRA 计划。这项计划的目标是将“哈佛计算机”数年的工作成果转化为电子数据。但这些记录对于研究者而言过于庞大,因此,项目雇用了上千名志愿者对这些天文学观测进行梳理分析。不论你在世界的哪个角落都可以,只要拥有一台电脑就能参与这项研究。


志愿者们的任务是将记事本上年久晦涩的记录添加到 NASA 的线上档案馆中。今天的科学家们仍在探寻这些历史记录中的问题。“哈佛计算机”开启的工作,直到今天仍在延续。



宇宙的化石记录


尽管天文学家们对于恒星、行星和星系的了解已经逐渐加深,但人类仍对许多领域一无所知。宇宙仍在缓慢演变,因此,百年前的星空记录能为今天的天文学家们提供观察对比。Bouquin 表示,“就像是你准备进行考古研究,但手头还没有一块化石记录。这些对比依据就是你需要的化石记录。”


目前,“哈佛计算机”的工作成果还紧锁在哈佛大学天文台保存的数千本笔记里。这些笔记集数十年工作之大成,中记满了对每一张玻璃底片的测量结果和详细标注,标示出了每一个恒星的位置、运动以及性质。PHaEDRA 计划希望将这些记录转换为可检索的电子数据,推动未来的天文学研究。


而公民科学家们正在助力 PHaEDRA,为天文学家们将这些手写笔记转化为一个多世纪前的夜空记录。这项工作非常重要。这是因为我们对于宇宙的理解大多来自对于恒星运动轨迹的观察。对天文学家来说,得到的记录越古老,能学到的东西越多。


“志愿者对整个项目而言非常重要,” Bouquin 表示。“如果没有他们,我们什么也做不了。”



绘制恒星地图


Bouquin 表示,目前该计划已完成近半。项目组已将部分数据上传至 NASA 天体物理学数据系统(Astrophysics Data System)——一个由天文学家创建,所有的科学家都能够使用的大型数据库。


除了增进我们的宇宙知识,这个项目还提醒了人们,女性在天文学领域的贡献时常被忽视。Henrietta Swan Leavitt 是“哈佛计算机”中的一员,她在研究其他项目之外,还研究了一系列亮度随着时间发生变化的恒星。她的工作启发了“宇宙距离阶梯(cosmic distance ladder)”项目的提出。这是一项针对遥远星体的测量方法。她的发现最终帮助我们揭示了宇宙年龄,即便在今天,这项发现对于我们观测天体距离也具有参考意义。


而另外一位“哈佛计算机” 的成员 Cecilia Payne-Gaposchkin 研究了恒星的光谱——即恒星发射出的光波波长。她的观察帮助天文学家们认识到恒星多是由氢、氦组成的。在此之前,天文学家们通常认为恒星的构成与地球一致。


“她们中的不少人完成了非常优秀的工作,” Bouquin 说道。“将她们的功绩抹去是不对的。”与这些“哈佛计算机”的观察记录一并几乎被人们遗忘的,是历史中一闪而过的痕迹。志愿者们在古旧的笔记本边角发现了不少插画、笔记、明信片,它们都是这些优秀女性曾真实存在的证明。Bouquin 表示,PHaeDRA 项目的志愿者懂得如何剔除这些私人信息,让我们了解哈佛计算机们客观的工作成就。


如果没有现代公民科学家们的努力,这些女性天文学先驱们的宝贵工作成果或许将永远遗失在历史长河中。随着历史记录被一页又一页地复原,这些为天文学充当“计算机”的女性和她们的发现,重新回到了人们面前。


参考链接:

https://www.discovermagazine.com/the-sciences/harvards-human-computers-revolutionized-astronomy-their-work-is-hidden-in