Вера Рубін

Вера Рубін (англ. Vera Rubin, уроджена — Купер, англ. Cooper; нар. 23 липня 1928 — пом. 25 грудня 2016) — американська вчена-астроном, що науково підтвердила існування темної матерії. У 70-х роках XX ст. Рубін опублікувала результати астрономічних спостережень, що стосуються проблеми кривої обертання галактики. У роботах було показано, як реальна спостережувана швидкість обертання зірок навколо центрів галактик залежить від відстані зірки до центру. Ці результати не узгоджуються ні з класичною Ньютонівською гравітацією, ні з загальною теорією відносності, а відтак підтверджують гіпотезу існування темної матерії та вказують на необхідність альтернативної теорії гравітації.

Вера Рубін
англ. Vera Rubin
Ім'я при народженні	англ. Vera Florence Cooper
Народилася	23 липня 1928(1928-07-23)[…] Філадельфія, Пенсільванія, США
Померла	25 грудня 2016(2016-12-25)[…] (88 років) Принстон, Мерсер, Нью-Джерсі, США
Країна	США
Національність	єврейка
Діяльність	астроном, фізик, науковиця
Alma mater	Джорджтаунський університет Корнелльський університет Коледж Вассара
Галузь	Фізична космологія
Заклад	Джорджтаунський університет
Вчителі	Maud Worcester Makemsond
Аспіранти, докторанти	Сандра Фабер
Членство	Папська академія наук Національна академія наук США Американська академія мистецтв і наук Американське філософське товариство МАС AAAS Національна наукова рада (2002)
У шлюбі з	Robert Joshua Rubind
Діти	Karl Rubind Джудіт Янг (астроном)
Нагороди	премія Грубера з космології (2002) лекція Генрі Норріса Расселаd (1994) медаль Кетрін Брюс (2003) Премія Вейцманаd (1996) медаль Джеймса Крейга Вотсона (2004) Премія пам'яті Ріхтмаєра (2008) Dickson Prize in Scienced (1994) Women in Space Science Awardd (2009) Thomson Reuters Citation Laureates (2008)
Висловлювання у Вікіцитатах  Вера Рубін у Вікісховищі

Біографія

Народилася в сім'ї єврейських емігрантів із Російської імперії: батько, інженер Філіп (Піт) Купер (1897—1989), народився під ім'ям Пейсах Кобчевський у Вільнюсі в родині рукавичника, емігрував із батьками в Нью-Йорк в 1904 році; мати, Роза Апельбаум (1901—1997, родом із Бессарабії), походила з родини кравця. Батько працював інженером в Лабораторіях Белла, де познайомився зі своєю майбутньою дружиною, яка була співробітницею бухгалтерського відділу цієї ж компанії.

Коли дівчинці було 10 років, сім'я переїхала до Вашингтона. Із юних років вона захоплювалася астрономією і в 1948 році закінчила Вассарський коледж зі ступенем бакалаврки з астрономії. Потім вона спробувала вступити до магістратури Принстонського університету і вивчати астрономію, проте їй було відмовлено: до 1975 року жінки не мали права вчитися за цією спеціальністю в Принстоні. Тому вона продовжила навчання в Корнеллському університеті і в 1951 році здобула ступінь магістерки з астрономії. Повернувшись до Вашингтону, Рубін вступила до аспірантури Джорджтаунського університету і в 1954 році здобула ступінь докторині філософії, захистивши дисертацію під керівництвом Джорджа Гамова. Про свого вчителя вона згодом відгукувалася так: "Він не вмів ні писати, ні рахувати. Він не відразу сказав би вам, скільки буде сім на вісім. Але його розум був здатний розуміти весь Всесвіт ".

Залишилася викладати в Джорджтаунському університеті (з 1962 року на посаді професора астрономії), а в 1965 році перейшла до Відділу земного магнетизму вашингтонського Інституту Карнегі й пропрацювала тут до кінця життя. Крім того, вона виконувала обов'язки заступниці головного редактора журналів Astronomical Journal (1972-77) та Astrophysical Journal Letters (1977-82), а також входила до редакційної колегії журналу Science (1979-87). Вона продовжувала активну наукову роботу до своєї смерті.

У 1992 році підписала «Попередження людству».

Протягом своєї наукової кар'єри неодноразово стикалася з ворожістю з боку колег-чоловіків. Уперше вона відчула таке ставлення, коли повідомила свого вчителя фізики в середній школі, що її прийняли до Вассарського коледжу. Він не дуже підбадьорливо відповів: «Це прекрасно. Все буде добре до тих пір, поки ти будеш триматися подалі від науки». Пізніше їй було відмовлено у вивченні курсу астрономії в Принстоні, а також в проведенні спостережень на телескопі Гейла, куди жінок не допускали до середини 1960-х років. Попри це, Рубін залишалася зосередженою на роботі і зберігала позитивний настрій, виступаючи в якості «рольової моделі» для початківців-дослідниць.

У 1948 році вона вийшла заміж за Роберта Рубіна, в той час студента-хіміка в Корнеллському університеті. У них було четверо дітей, причому всі отримали докторські ступені в різних галузях науки: Девід (нар. 1950) і Аллан (нар. 1960) — геологи; Джудіт Янг (1952—2014) — вчена-астроном і фізик; Карл (нар. 1956) — математик.

Наукова діяльність

Набір 21 кривої обертання галактик типу Sc (Vera Rubin, «Astrophysical Journal», 1980)

Крива обертання Галактики Андромеди. Видно, що крива обертання стає пологою на кутовій відстані близько 100 кутових хвилин від ядра галактики

У докторській дисертації, захищеній в 1954 році під керівництвом Георгія Антоновича Гамова, Рубін досліджувала просторовий розподіл галактик і виявила, що галактики знаходяться скоріше в скупченому стані, ніж випадково розкидані по всесвіту. Цей важливий результат лише набагато пізніше був гідно оцінений.

У 1960-ті роки Вера Рубін разом з Кентом Фордом розпочала спостерігати за найближчим сусідом галактики Чумацький Шлях — спіральною галактикою М31 (Галактика Андромеди). Використавши розроблений Фордом спектрограф, вони спостерігали оптичні спектри зірок й іонізованого газу, які показали, що орбітальна швидкість зірок на периферії галактик близька до швидкості зірок у центрі галактики. Цей факт незвичайний, оскільки швидкість кругового орбітального руху в гравітаційному полі повинна відповідати масі всередині орбіти, причому очікувана маса зірок і газу в центрі галактики виявлялася недостатньою, щоб забезпечити таку високу швидкість на периферії. Висновок вчених, зроблений в 1970 році на основі отриманих даних, свідчить: "Повної аналогії з планетарними системами в спіральній галактиці Туманність Андромеди не існує. У планетарних системах відповідно до законів Кеплера лінійні та кутові швидкості планет монотонно зменшуються в міру віддалення від зірки, а швидкості обертального руху зірок і зоряної матерії в галактиках в міру віддалення від центру зростають, досягаючи стабільного максимуму ". У наступні роки Рубін продовжила ці дослідження, зокрема разом з колегами вона провела систематичні дослідження і спостереження 21 спіральної галактики типу Sc (за класифікацією Габбла). За даними спостережень був побудований графік, де жодна з кривих обертання не є класичною, такою, де звужується форма, яка випливає із законів Кеплера.

Згодом результати, отримані Рубін і Фордом, поряд зі спостереженнями в радіодіапазоні (на довжині хвилі 21 см) розподілу водню по галактичного диску стали розглядатися як докази на користь гіпотези Фріца Цвіккі, який припустив, що виявлені ним аномалії в русі галактик пояснюються існуванням свого роду прихованої маси — невидимої темної матерії, що не випромінює електромагнітне випромінювання і є розсіяною всюди по всесвіту. Природа темної матерії досі невідома, але її наявність має вирішальне значення для розуміння процесів галактичного і надгалактичного масштабу. Гіпотеза існування темної матерії дозволяє пояснити багато явищ, такі як особливості обертання галактик, рух галактик всередині скупчень, наявність гравітаційних лінз та ін. Роботи Рубін також показали, що альтернативні моделі в рамках модифікованої ньютонівської динаміки не годяться для пояснення характеру обертання галактик. Сама Рубін висловила розчарування з цього приводу, заявивши: «якби я могла вибирати, то воліла б, щоб далекі гравітаційні взаємодії могли бути описані модифікованими законами Ньютона. Мені це видається більш привабливим, ніж необхідність допущення невідомого досі виду елементарних частинок».

Рубін продовжувала дослідження галактик протягом багатьох років; їй належить відкриття галактик, в яких зірки обертаються як за годинниковою, так і проти годинникової стрілки (counterrotating galaxies), галактик з полярним кільцем і галактик, що зливаються.

Нагороди та членства

• Член Національної академії наук США (1981).
• Національна медаль науки (США) (1993).
• Премія Діксона в галузі науки (1993).
• Премія Генрі Норріса Рассела (1994).
• Лекція Карла Янського (1994).
• Золота медаль Королівського астрономічного товариства (1996).
• Медаль Джона Скотта (2001).
• Премія Грубера з космології (2002).
• Медаль Кетрін Брюс (2003).
• Медаль Джеймса Крейга Вотсона (2004).
• Премія пам'яті Ріхтмаєра (2008/2009).
• Почесні докторські ступені Університету Крейтон (1978), Гарвардського університету (1988), Єльського університету (1990), Вільямс-коледжу (1993), університету Мічигану (1996), Джорджтаунського університету (1997), Університету штату Огайо (1998).

Вибрані публікації

• Rubin V. C. Bright Galaxies, Dark Matters. — Springer/AIP Press.
• Rubin V. C., Ford W. K. Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1970. — Vol. 159. — P. 379. — DOI:10.1086/150317.
• Rubin V. C., Roberts M. S., Graham J. A., Ford W. K., Thonnard N. Motion of the Galaxy and the local group determined from the velocity anisotropy of distant SC I galaxies. I. The data // The Astronomical Journal. — IOP Publishing, 1976. — Vol. 81. — P. 687—718. — DOI:10.1086/111942.
• Rubin V. C., Thonnard N., Ford W. K., Roberts M. S. Motion of the Galaxy and the local group determined from the velocity anisotropy of distant SC I galaxies. II. The analysis for the motion // The Astronomical Journal. — IOP Publishing, 1976. — Vol. 81. — P. 719—737. — DOI:10.1086/111943.
• Rubin V. C., Thonnard N., Ford W. K. Extended rotation curves of high-luminosity spiral galaxies. IV. Systematic dynamical properties, SA through SC // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1978. — Vol. 225. — P. L107—L111. — DOI:10.1086/182804.
• Rubin V.C., Ford W. K., Thonnard N. Rotational Properties of 21 SC Galaxies With a Large Range of Luminosities and Radii, From NGC 4605 (R=4kpc) to UGC 2885 (R=122kpc) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1980. — Vol. 238. — P. 471—487. — DOI:10.1086/158003.
• Rubin V. C., Burstein D., Ford W. K., Thonnard N. Rotation velocities of 16 SA galaxies and a comparison of Sa, Sb, and SC rotation properties // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1985. — Vol. 289. — P. 81—98, 101—104. — DOI:10.1086/162866.
• Rubin V. C., Graham J. A., Kenney J. D. P. Cospatial counterrotating stellar disks in the Virgo E7/S0 galaxy NGC 4550 // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1992. — Vol. 394. — P. L9—L12. — DOI:10.1086/186460.
• Sofue Y., Rubin V. C. Rotation curves of spiral galaxies. — Annual Reviews, 2001. — Vol. 39. — P. 137—174. — DOI:10.1146/annurev.astro.39.1.137.

Література

• Rubin R. Vera Rubin / ed. Nina Byers, Gary Williams // Out of the shadows: contributions of twentieth-century women to physics. — Cambridge University Press, 2006.
• Bahcall N.A. Vera Rubin (1928–2016) // Nature. — 2017. — Vol. 542. — P. 32. — DOI:10.1038/542032a.
• Urry C.M. Vera Cooper Rubin (1928—2016) // Science. — 2017. — Vol. 355. — P. 462. — DOI:10.1126/science.aam7920.
• Bahcall N.A. Vera Cooper Rubin // Physics Today. — 2017. — Т. 70, № 3. — С. 73. — DOI:10.1063/PT.3.3503.

Посилання

• Vera Rubin at Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution of Washington [Архівовано 29 червня 2011 у Wayback Machine.]
• Vera Rubin autobiography notes at Scientific American [Архівовано 13 жовтня 2007 у Wayback Machine.]
• Vera Rubin in CWP at UCLA
• Vera Rubin's Dark Universe [Архівовано 9 квітня 2016 у Wayback Machine.]
• Vera Rubin and Dark Matter, American Museum of Natural History
• Vera Rubin at Peter Gruber Foundation
• Astronomical Society of the Pacific: Women in Astronomy
• Lake Afton Public Observatory: Women in Astronomy [Архівовано 24 січня 2004 у Wayback Machine.]
• Princeton University 2005 honorary degrees press release [Архівовано 24 лютого 2012 у Wayback Machine.]
• Oral History interview transcript with Vera Rubin 21 September 1995, American Institute of Physics, Niels Bohr Library and Archives [Архівовано 29 червня 2011 у Wayback Machine.]
• Adler Planetarium Women in Space Science Award [Архівовано 27 липня 2011 у Wayback Machine.].