改變了天文學(xué)的女天文學(xué)家

亨利埃塔·斯旺·利維特，20世紀(jì)宇宙革命的先驅(qū)

在19世紀(jì)的世界，女性接受教育并不是一件普遍的事。不過出生于1868年7月4日的亨利埃塔·斯旺·利維特比較幸運(yùn)，她做牧師的父親讓她接受了良好的教育。1892年，亨利埃塔·斯旺·利維特從拉德克利夫?qū)W院（現(xiàn)已并入哈佛大學(xué)）畢業(yè)，獲得文學(xué)學(xué)士學(xué)位。大學(xué)期間，她還在哈佛大學(xué)天文臺學(xué)習(xí)了天文學(xué)課程，并在第二年參加了天文學(xué)研究生課程。然而，在上大學(xué)后不久就開始的疾病使她幾乎完全失聰。

19世紀(jì)80年代后期，哈佛大學(xué)天文臺開啟了一項(xiàng)記錄天空中每個星星的位置、亮度和顏色的巨大項(xiàng)目。當(dāng)時，天文臺主任愛德華·查爾斯·皮克林的助手辭職，畢業(yè)后就失業(yè)的亨利埃塔·斯旺·利維特于1893年得到了這個職位，負(fù)責(zé)給世界各地的天文望遠(yuǎn)鏡拍攝的星空照片中的恒星計數(shù)并編目，但是沒有薪水。

亨利埃塔·斯旺·利維特每天都重復(fù)著檢查照相玻璃板，然后計算、測量、在登記簿中記錄觀察結(jié)果的工作。這項(xiàng)工作非常乏味，需要異乎尋常的耐心和細(xì)心。這些玻璃板非常易損，目前只有約50萬張保存了下來。

大約7年后，她的工作終于得到了認(rèn)可，成為一名正式的工作人員，每小時的薪水是30美分。然而，與其他女性一樣，她被禁止使用望遠(yuǎn)鏡。愛德華·皮克林安排她專門負(fù)責(zé)在麥哲倫云中尋找變星。這項(xiàng)工作的主要內(nèi)容是對比同一片天空的兩張玻璃底片，一張是記錄恒星亮度較暗時的負(fù)片，一張是記錄恒星較亮?xí)r的正片。亨利埃塔·斯旺·利維特要將兩張底片上的恒星仔細(xì)排列，并用放大鏡依次檢查每顆恒星。這些恒星亮度的任何變化都會表現(xiàn)為較暗恒星周圍的白色小

光暈。如果她發(fā)現(xiàn)這類光環(huán)，就記錄相應(yīng)的恒星的位置，并調(diào)取同一天區(qū)數(shù)周或數(shù)月以來的玻璃底片，尋找其變化規(guī)律。

亨利埃塔·斯旺·利維特非常擅長這項(xiàng)工作。她可以用自己獨(dú)特的方法系統(tǒng)地在成千上萬的玻璃底片中連續(xù)工作幾個小時。此時，她已經(jīng)完全失聰。據(jù)說，皮克林會帶領(lǐng)參觀者到她工作的地方看她工作，但她因?yàn)槭敹鴮Υ艘粺o所知。這也正好讓她可以更加集中精神工作。普林斯頓大學(xué)的一位天文學(xué)家在給愛德華·皮克林的一封信中說：“利維特小姐在尋找變星這項(xiàng)工作中的角色無人能及?！?/p>

她做這項(xiàng)工作大約有10年，在麥哲倫云中發(fā)現(xiàn)了1777顆變星。更天才的是，她發(fā)現(xiàn)，恒星較亮?xí)r脈沖緩慢，較暗時脈沖迅速。她認(rèn)為麥哲倫云中的所有恒星與地球的距離應(yīng)該大致相同，所以如果她知道脈沖率，就可以計算恒星的亮度。她在工作中注意到，小麥哲倫云中的一些變星光變周期越長，絕對星等也越高。如果她能準(zhǔn)確地測量這種變星的亮度，就可以計算出那顆恒星或包含這些恒星的星座與我們的距離。所以，只要找到一個準(zhǔn)確的光度，這些變星就可以作為標(biāo)準(zhǔn)燭光，測量整個星座的位置。1908年，她在哈佛大學(xué)天文觀測臺發(fā)表了初步研究結(jié)果。4年后，她寫了一份后續(xù)文件，證實(shí)了她的發(fā)現(xiàn)：造父變星從明亮到暗淡的變化呈明顯的周期性。

在利維特之前，天文學(xué)家主要用視差來確定恒星之間的距離。使用這個方法，他們要在不同的時間，例如相隔6個月，拍攝同一恒星的圖像，然后根據(jù)兩次拍攝時地球所處的位置之間的距離和地球的兩個位置與恒星構(gòu)成的角度來計算地球與恒星的距離。這種方法在計算距地球10萬光年以內(nèi)的恒星的距離時是準(zhǔn)確的。

亨利埃塔·斯旺·利維特（右）與另一位女天文學(xué)家安妮·坎農(nóng)（左），1913年。

丹麥天文學(xué)家赫茨普龍使用視差法在1913年確定了幾個造父變星的距離，并校準(zhǔn)了利維特定律?，F(xiàn)在，天文學(xué)家通過測量造父變星的周期和表觀亮度，就可以確定其真實(shí)亮度，并計算出其

距離。利用校準(zhǔn)后的利維特定律，天文學(xué)家可以確定1000萬光年之內(nèi)的天體與地球之間的距離。

在利維特所處的時代，大多數(shù)天文學(xué)家認(rèn)為銀河系就是整個宇宙。在1923年至1924年，埃德溫·哈勃和米爾頓·赫馬森通過設(shè)置在威爾遜山上的新的100英寸（254厘米）胡克望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一個暗弱的螺旋形星云仙女座（M31）的造父變星。他們使用利維特的方法確定了仙女座星云的距離，令人驚訝的是，仙女座與我們的距離遠(yuǎn)達(dá)250萬光年！銀河系直徑只有大約10萬光年，所以仙女座不可能位于銀河系內(nèi)，它很可能是一個單獨(dú)的星系。

哈勃和赫馬森又在其他幾個星云中發(fā)現(xiàn)了造父變星，通過計算，發(fā)現(xiàn)這些星云也是分離的星系。他們得出結(jié)論，銀河系只是宇宙中許多星系中的一個！現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道，在我們可見的宇宙中有超過2000億個星系。

1927年，比利時天文學(xué)家喬治·亨利·約瑟夫·愛德華·勒梅特（他還是一名牧師）使用哈勃和赫馬森的數(shù)據(jù)和廣義相對論，做出了一個更奇怪的預(yù)測——我們的宇宙正在膨脹。兩年后，哈勃獨(dú)立發(fā)表了星系紅移與距離之間的線性關(guān)系。1931年，勒梅特提出，我們現(xiàn)在的宇宙始于大爆炸。也就是說，亨利埃塔·斯旺·利維特的突破，開啟了20世紀(jì)的宇宙革命。

利維特在哈佛大學(xué)天文臺發(fā)表了大約25篇論文。盡管這樣，她一直都只是皮克林的實(shí)驗(yàn)室助理， 直到1921年哈羅·沙普利擔(dān)任哈佛大學(xué)天文臺的主管，她才被任命為攝影測光部主管。不幸的是，不久之后利維特就死于癌癥。

1924年，瑞典皇家科學(xué)院寫信給天文臺，提名利維特為當(dāng)年的諾貝爾獎獲得者，但此時，她已經(jīng)去世3年了。