سوزانا دوستوا، محقق NIST روی یک تلسکوپ کار می کند.
اعتبار: ام. کینگ/NIST
بسیاری از دستاوردهای نجوم مدرن را می توان به زنان نسبتا ناشناخته ای که در اوایل دهه 1900 ستارگان را فهرست نویسی کردند، جستجو کرد.
رایانه های هاروارد نامیده می شود (چون آنها کار می کردند محاسباتاین زنان هزاران بشقاب عکاسی از ستارگان را بررسی کردند و آنها را فهرستبندی کردند. این مثل این است که پشته های عظیمی از آلبوم های عکس به شما داده شود و مجبور شوید به صورت دستی هر تصویر یک شخص خاص را پیدا و شناسایی کنید.
در حالی که یادگیری در مورد ستاره ها و کیهان بی نهایت جذاب است، خیره شدن به آن صفحات باید کار بسیار خسته کننده ای بوده باشد.
اما بیش از 100 سال بعد، تا حدودی به دلیل تأثیر این زنان پیشرو، حوزه نجوم به جایی رسیده است که امروز در آن قرار دارد. هنریتا سوان لیویت.
کامپیوترهای هاروارد
رایانه هاروارد شامل حدود 80 زن بود که در رصدخانه هاروارد کار می کردند. کارگردان آن، ادوارد چارلز پیکرینگ، آنها را استخدام کرد تا عکس های اولیه ستاره ها را فهرست و تجزیه و تحلیل کنند.
برخی از زنان اکتشافات پیشگامانه ای در علم انجام دادند. آنی جامپ کاننبرای مثال، سیستمی برای فهرست نویسی ستارگان ایجاد کرد که هنوز هم استفاده می شود.
در اینجا نحوه کار آنها در مقاله ای که در سال 2020 توسط The منتشر شده است توضیح داده شده است اعتماد ملی حفاظت از آثار تاریخی:
“یک زن می ایستاد و عکس های گرفته شده با تلسکوپ را تجزیه و تحلیل می کرد. این عکس ها در صفحات شیشه ای نگهداری می شدند و هر تصویر هزاران ستاره را ثبت می کرد. همانطور که زن ایستاده هر نقطه، هر ستاره را با صدای بلند می شمرد، یک همکار نشسته یادداشت برداری می کرد تا آن داده ها را ثبت کند. کامپیوتر هاروارد در زمان خود در رصدخانه، به طور دستی هزاران ستاره از نسل های آسمان را برای صدها ستاره طبقه بندی می کرد. ستاره شناسان.”
در ازای کمک هایشان، به زنان حقوق پرداخت می شد بین 25 تا 50 سنت در ساعت. بیست و پنج سنت در سال 1914 حدود 8 دلار به پول امروزی است. مردانی که همان کار را انجام میدادند به ازای هر ساعت 1 دلار (یا حدود 32 دلار امروز) حقوق میگرفتند.
اعتبار:
آرشیوهای تصویری AIP Emilio Segrè، مجموعه Shapley
اندازه گیری ستاره ها
سهم عمده لیویت در نجوم کمک به میدان در درک ستارگان متغیر بود. اینها ستاره هایی هستند که روشنایی در طول زمان تغییر می کند.
او دستهای از ستارگان را کشف کرد که رابطه قابل پیشبینی بین روشنایی و زمان لازم برای رخ دادن چرخه روشنایی آنها دارند که به عنوان دوره تغییرات شناخته میشود. ستارگان درخشان تر دوره های طولانی تری دارند و ستارگان ذاتاً کم نورتر دوره کوتاه تری دارند. به این می گویند رابطه دوره قیفاویی-درخشندگی.
این نتیجه هیجانانگیز به این معنی بود که اخترشناسان اکنون میتوانند فاصله کهکشانهای دیگر را از رصد متغیرهای قیفاووسی آنها تخمین بزنند. از آنجایی که ستارگانی که او بررسی کرد در یک کهکشان قرار دارند، آنها باید تقریباً به همان اندازه از زمین فاصله داشته باشند. بنابراین با مقایسه میزان روشنایی اندازه گیری شده قیفاووس ها در یک کهکشان دور با کهکشان راه شیری ما، ستاره شناسان می توانند فاصله را محاسبه کنند.
لیویت a نمودار برای ترسیم رابطه درخشندگی دوره قیفاووسی، که ستاره شناسان هنوز هم از آن استفاده می کنند. این روش به محققان کمک می کند تا فواصل نسبی بین کهکشان ها و کهکشان ما، کهکشان راه شیری را درک کنند.
امروز، ما محدود به طول موجهای عکاسی لیویت و رایانههای هاروارد همکارش در یک قرن پیش نیستیم. در حال حاضر ستاره شناسان از طول موج ها و ابزارهای زیادی برای اندازه گیری فواصل نجومی استفاده می کنند، اما اصول اولیه علمی یکسان است.
کار او – و منجمان پیشگام دیگر – کار من را ممکن کرد.
آسمان پر از ستاره (استاندارد).
مانند بسیاری از ابزارهای دیگر، ابزار ستاره شناسان باید کالیبره شوند تا مطمئن شوند که به درستی کار می کنند. هنگامی که ما ابزارهای اندازه گیری را در اینجا روی زمین کالیبره می کنیم، نتایج آنها را با یک استاندارد بسیار دقیق اندازه گیری شده مقایسه می کنیم. به عنوان مثال، تولیدکنندگان کره بادام زمینی، روش ها و تجهیزات خود را با ما آزمایش می کنند کره بادام زمینی مرجع استاندارد معروف.
ما نمی توانیم ستاره ای را برای کالیبره کردن تلسکوپ به آزمایشگاه بیاوریم. بنابراین، ستاره شناسان تجهیزات خود را با استفاده از پایدارترین و قابل پیش بینی ترین ستاره های آسمان کالیبره می کنند. نمیتوانید از ستارهای استفاده کنید که دائماً در حال تغییر روشنایی است، در غیر این صورت کالیبراسیونهای شما خاموش میشوند. خوشبختانه، بسیاری از ستاره ها ثابت و مناسب برای کالیبراسیون ابزار هستند.
من همیشه لیویت و فداکاری او را به این رشته تحسین کرده ام. امروز، در NIST، اندازه گیری های به ظاهر پیش پا افتاده اما مهمی انجام می دهم که می تواند به ستاره شناسان کمک کند کیهان را اندازه گیری کنید.
اخترشناسان میخواهند روشنایی آن ستارگان «قابل پیشبینی» را در طول موجهای مختلف بسیار دقیق و دقیق اندازهگیری کنند. هدف این است که 99 درصد از دقیق بودن اندازه گیری ها مطمئن شوید. به بیان دیگر، ما می خواهیم پس از اندازه گیری تنها حدود 1٪ شک داشته باشیم. ما به این می گوییم عدم قطعیت.
چرا این کار را می کنیم؟ خب کلا برای نجوم مفیده. اما یک راه مهم تحقیق ما برای کمک به ستاره شناسان برای درک بهتر یک شی خاص در کیهان استفاده می شود، که می تواند به ما کمک کند تا مشخص کنیم چرا جهان ما در حال انبساط است. این جسم نوعی ستاره در حال انفجار است که به آن ستاره می گویند ابرنواختر نوع Ia.
ما می دانیم که جهان در حال انبساط است و انبساط آن در حال شتاب گرفتن است، اما چیز زیادی درباره دلیل آن نمی دانیم. مطالعه دقیق هزاران ابرنواختر نوع Ia می تواند به اخترشناسان کمک کند تا به سوالات کلیدی در مورد جهان و آنچه که برای آن اتفاق می افتد پاسخ دهند. پس از 30 سال، ما به یک پاسخ نزدیک می شویم، اما هنوز کاملاً به آن نرسیده ایم.
بنابراین، NIST با کمک به اطمینان از دقت تلسکوپ هایی که ستاره شناسان برای مطالعه ابرنواخترها استفاده می کنند، به این تلاش علمی مهم کمک می کند. به عنوان مثال، NIST آشکارسازها و سایر ابزارهای مورد استفاده برای اندازه گیری نور منابع آسمانی شناسایی شده توسط تلسکوپ ها را کالیبره می کند. به این ترتیب، ما به اخترشناسان کمک می کنیم تا تاریخ جهان ما و ویژگی های ستارگان را بهتر درک کنند.
فشار دادن به محدودیت های اندازه گیری
یکی از چیزهایی که در مورد شغلم دوست دارم این است که محدودیتهایی را که میتوانیم چیزی را اندازهگیری کنیم، بالا میبرم. من همیشه می خواهم بدانم، چرا نمی توانیم این عدم قطعیت را مثلاً به 0.1٪ برسانیم؟ چرا ما به سطح دقتی که در حال حاضر داریم محدود شدهایم، و چه کاری میتوانیم انجام دهیم تا این دقت را حتی بیشتر کنیم؟
کار در NIST واقعاً دیدگاه من را در مورد محدودیت های اساسی اندازه گیری تغییر داده است. من به اهمیت درک مشارکتهایی که در هر اندازهگیری وجود دارد – از جمله مقدار عدم قطعیت – قدردانی کردهام.
در انجام این تحقیق، متوجه محدودیت فیزیکی برای اینکه چقدر میتوانیم با این اندازهگیریها دقیق باشیم، شدهام. اما ما در NIST و در جامعه نجوم عموما مصمم هستیم تا حد ممکن به آن حد فیزیکی نزدیک شویم. ما این کار را انجام می دهیم زیرا بسیاری از سؤالات عمیق در مورد جهان ما به آن بستگی دارد.
در حالی که روزهای کاری معمولی من مطمئناً شبیه روزهای کاری لیویت و رایانه های هاروارد نیست، هر نقشی در علم گاهی اوقات حتی امروز خسته کننده است.
اما بهترین بخش دانشمند بودن زمانی است که بتوانید همه آن داده ها را کنار هم بگذارید و شروع به جستجوی الگوها کنید. اینجاست که جادو اتفاق می افتد. و این همان چیزی است که به من انگیزه می دهد، درست همانطور که تصور می کنم برای لیویت و همکارانش انجام داد.
من مشتاقانه منتظرم تا حدی که تخصص و پیشرفتهای تکنولوژیکی ما اجازه میدهد، محدودیتهای اندازهگیری را پیش ببریم تا همه ما بتوانیم درباره ستارگان و کیهان خود اطلاعات بیشتری کسب کنیم.
Source link