Henrietta Leavitt i les estrelles llunyanes

A mitjans de segle XIX s’havia determinat la distància a les estrelles més properes, per la tècnica de la paral·laxi. Aquesta tècnica no servia però per a calcular la distància a les estrelles llunyanes. L’astrònoma Henrietta Leavitt va donar la clau per a poder fer-ho.

Estrelles variables (1)
Són un tipus d’estrelles en les que la brillantor va variant amb el temps. En un moment donat brillen molt, després es van apagant i més tard tornen a brillar molt, tornant a repetir el procés.
Una estrella variable molt interessant que es va descobrir era Delta Cefei (2), la 4a estrella més brillant de la constel·lació Cefeus, amb un pulsació de període (temps que transcorre entre el moment àlgid d’una pulsació i el moment àlgid de la següent) molt regular de 5,37 dies.
Havia estat descoberta per John Goodricke en 1784 i va donar nom a aquest tipus d’estrelles, les cefeides.

Henrietta Swan Leavitt (1868, Lancaster, Massachusetts, 1921, Cambridge, Mass.) (3) astrònoma americana, va començar a treballar a l’Observatori de Harvard com a “computer” el 1893. Les dones no podien, no els era permès, manipular els telescopis i es dedicaven a la feina de càlcul i catalogació. Per això les anomenaven “computers”, res que tingui a veure amb els ordenadors actuals . El 1912 es va dedicar a estudiar sistemàticament centenars de variables cefeides del Núvol Petit de Magallanes trobant que hi havia una relació entre la brillantor d’una cefeida i el període de la seva pulsació: quant més brillantor, més gran era el període. Com que totes les estrelles eren del Núvol Petit de Magallanes, es podien considerar totes a la mateixa distància. Així que, en aquest cas, la diferència de brillantor estava relacionada només amb el període i no amb la major o menor llunyania. Leavitt va determinar aquesta relació i va pensar que si totes les cefeides del Núvol Petit de Magallanes la seguien, totes les cefeides de qualsevol altre constel·lació la seguirien també. Això és un procediment habitual a la ciència que consisteix en que, trobada una llei, es considera que s’ha de complir universalment. Si es troba algun cas en que no es compleix, aleshores la llei deixa de ser vàlida, almenys amb caràcter general.

Aquesta llei de la relació entre la brillantor i el període d’una estrella variable, descoberta per Leavitt, permetia establir relacions de distàncies entre estrelles llunyanes: si observem dues estrelles, cefeides, amb el mateix període, però amb diferent lluminositat aparent, voldrà dir que, en realitat, es troben una lluny de l’altra i això fa que les veiem amb diferent lluminositat. Tenint en compte que la lluminositat disminueix en funció inversa del quadrat de la distància, sabent la relació de lluminositats podem deduir la relació de distàncies.

És clar que per poder establir la relació de distàncies entre estrelles havien de ser cefeides, però semblava que cefeides hi havia per tot arreu. En tot cas es tractava de trobar una cefeida al costat de l’estrella que ens interessés, per exemple estant dins de la mateixa galàxia o nebulosa.
El descobriment d’ Henrietta Leavitt va ser fonamental per a mesurar la distància d’estrelles llunyanes. Però encara no estava solucionat el problema ja que el seu descobriment només permetia establir relacions de distàncies i no distàncies absolutes. Calia doncs trobar una única distància absoluta d’una cefeida, per tenir determinades totes les altres.

Qui era Henrietta Swan Leavitt?  (3)
Filla d’un pastor protestant, va estudiar al Radcliffe College obtenint el títol, bachelor’s degree el 1892. A l’últim curs del college va fer un curs d’astronomia, el que li va permetre començar a treballar l’any següent a l’observatori de Harvard. Tota la seva vida va tenir el títol professional d’ajudant. Al poc de començar a treballar va patir una sordesa, que es va agreujar amb els anys. El 1921, als 53 anys, va morir de càncer.

Les Harvard Computers   (4) (5)

Harvard Computers. Imatge de Wikimedia Commons.

Edward Ch. Pickering, director de l’observatori de Harvard, va començar a contractar dones com treballadores qualificades per a processar les dades astronòmiques. Hi havia una gran quantitat de dades i els observatoris no donaven l’abast. Pickering no estava content amb els seus assistents a l’observatori i va dir que fins i tot la seva criada ho faria millor. Així que va contractar Williamina Fleming, la criada, que va desenvolupar el treball de forma eficient. El 1886 l’observatori va rebre una generosa donació i Pickering va contractar tot un equip de dones, les “Harvard Computers”, també anomenades “L’Harem de Pickering”. El fet és que les dones cobraven menys i així podia contractar més, pels mateixos diners. Les dones cobraven entre 25 i 50 cèntims/hora, més que un treballador d’una fàbrica, però menys que un clergue. El 1890, Pickering ja va publicar un primer catàleg de 10.000 estrelles.

Tornem al problema de la distància (1)
Uns 50 anys abans, el 1842, Christian Johann Doppler (1803, 1853)  havia enunciat l’efecte que es coneix ara amb el seu nom i que consisteix en la variació de la freqüència d’un so quan l’emissor es mou respecte el receptor. Pensem en la diferència en el xiulet d’un tren, o la sirena d’una ambulància quan s’acosten o quan s’allunyen de nosaltres.
Poc després, Armand Hippolyte Louis Fizeau (1819, 1896) assenyalà el mateix efecte a la llum, que es manifestava en el desplaçament de les línies de l’espectre.
William Huggins (1824, 1910) astrònom anglès va detectar un petit desplaçament de les línies espectrals de Sirio, demostrant per tant que aquesta estrella es movia respecte el Sol.

El 1913, l’astrònom danès Ejnar Hertzsprung (1873, 1967), va determinar la velocitat del moviment d’un cert nombre de cefeides d’un mateix cúmul i amb el mateix període, basant-se en l’efecte Doppler de la llum i en el que s’anomena paral·laxi estadística. La variació que es produïa en les seves ratlles espectrals permetia calcular la seva velocitat. Com que es podia mesurar també el desplaçament angular i per tant la velocitat angular, amb un senzill càlcul es podia calcular la distància a la que es trobaven. El fet de treballar amb un conjunt d’estrelles i no amb una sola compensava les diferents orientacions de les velocitats i la mitjana de les distàncies obtingudes es podia ajustar bastant a la realitat.

Amb el descobrimet d’ Henrietta Leavitt i el de Ejnar Hertzsprung, un altre dels grans de l’astronomia, Harlow Shapley, es va posar a la recerca del centre de la galàxia. Però d’això i d’un celebre debat que es va produir el 1926 parlarem el proper dia.

Nota al marge:

Pere Closas a l’INS Josep Brugulat. Foto J.L. Diez.

Curs 2008 – 2009. Pere Closas d’Aster. El 13 de juny de 2008 vam preparar a l’INS Brugulat la mesura del diàmetre de la Terra, que es va fer el 26.03.2009, dins de les activitats de l’any de l’Astronomia.

Pere Closas a la xerrada sobre estrelles variables a Astrobanyoles. Foto J.L. Diez.

El 13 de juny, al vespre, Pere Closas va fer una xerrada sobre cefeides a Astrobanyoles i va explicar que hi ha molts astrònoms afeccionats que es dediquen a descobrir i observar estrelles variables. Va donar alguns enllaços que reprodueixo a continuació:
Aster    http://aster.cat/ca/seccions/variables.html
American Association of Variable Star Observers   http://www.aavso.org/
Association Française des Observateurs d’Etoiles Variables   http://cdsarc.u-strasbg.fr/afoev/
Sternberg Astronomical Institute. Moscow University.  http://www.sai.msu.su/groups/cluster/gcvs/gcvs/
http://www.astrosurf.com/astronosur/variables.htm   (castellà)

Fonts d’informació:
(1) El universo, Isaac Asimov, Alianza Editorial, 2007.
(2) http://en.wikipedia.org/wiki/Delta_Cephei
(3) http://en.wikipedia.org/wiki/Henrietta_Swan_Leavitt
(4) https://www.cfa.harvard.edu/~jshaw/pick.html
(5) http://en.wikipedia.org/wiki/Harvard_Computers

Audio de la xerrada.

Emissió de Ràdio Banyoles, dins del programa d’Astrobanyoles
“Sopa d’estrelles· del 14 de març de 2013.

Aquesta entrada ha esta publicada en cosmologia, Dones astrònomes, Dones científiques. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari