Vera Rubin og mørkt stof
selvom hendes far var tvivlsom om karrieremulighederne inden for astronomi, støttede han hendes interesse ved at hjælpe hende med at bygge sit eget teleskop og gå med hende til amatørastronomermøder. Hun fik et stipendium til den prestigefyldte kvinders college Vassar, hvor hun dimitterede som den eneste astronomi major i 1948. Ansøgning til kandidatskoler fik Rubin at vide, at” Princeton ikke accepterer kvinder ” i astronomiprogrammet. (Denne politik blev først opgivet i 1975 .) Uforfærdet ansøgte Rubin til Cornell, hvor hun studerede fysik under Philip Morrison, Richard Feynman og Hans Bethe. Hun tog sin ph.d. i 1954.
“i en spiralgalakse handler forholdet mellem mørkt og lys stof om en faktor på ti. Det er nok et godt tal for forholdet mellem vores uvidenhed og viden. Vi er ude af børnehaven, men kun i omkring tredje klasse.”- Vera Rubin
efter at have undervist i et par år i Georg, tog hun en forskningsposition ved Carnegie Institution i USA, som havde et beskedent astronomiprogram. Hendes arbejde fokuserede på observationer af galaksernes dynamik. Hun gik sammen med Kent Ford, en astronom, der havde udviklet et ekstremt følsomt spektrometer.Rubin og Ford brugte spektrometeret til at sprede spektret af lys fra stjernerne i forskellige dele af spiralgalakser. Stjernerne i en galakses skive bevæger sig i omtrent cirkulære baner rundt om midten. Hvis disken er tilbøjelig til vores synsfelt, nærmer stjernerne på den ene side OS, mens de på den anden side bevæger sig væk. Når en lyskilde bevæger sig mod os, ser vi et fald i lysets bølgelængder (et skift mod den blå ende af spektret), og når kilden bevæger sig væk, ser vi en stigning i bølgelængderne (et skift mod den røde ende). Dette kaldes Doppler-effekten, og bølgelængdeforskydningen er proportional med lyskildens hastighed i forhold til observatøren. Rubin og Ford foretog omhyggelige målinger af Doppler-skift på tværs af diskene i flere galakser. De kunne derefter beregne stjernernes orbitalhastigheder i forskellige dele af disse galakser.fordi kerneområdet i en spiralgalakse har den højeste koncentration af synlige stjerner, antog astronomer, at størstedelen af massen og dermed tyngdekraften i en galakse også ville være koncentreret mod dens centrum. I så fald, jo længere en stjerne er fra midten, jo langsommere er dens forventede orbitalhastighed. Tilsvarende bevæger de ydre planeter i vores solsystem langsommere rundt om Solen end de indre. Ved at observere, hvordan stjernernes orbitalhastighed afhænger af deres afstand fra midten af en galakse, kunne astronomer i princippet beregne, hvordan massen fordeles i hele galaksen.da Rubin og Ford begyndte at lave Doppler-observationer af orbitalhastighederne i spiralgalakser, opdagede de straks noget helt uventet. Stjernerne langt fra galaksernes centre, i de tyndt befolkede ydre områder, bevægede sig lige så hurtigt som dem tættere på. Dette var underligt, fordi den synlige masse af en galakse ikke har tilstrækkelig tyngdekraft til at holde sådanne hurtigt bevægende stjerner i kredsløb. Det fulgte, at der måtte være en enorm mængde uset stof i de ydre områder af galakser, hvor de synlige stjerner er relativt få. Rubin og Ford fortsatte med at studere nogle tres spiralgalakser og fandt altid den samme ting. “Hvad du ser i en spiralgalakse, “konkluderede Rubin,” er ikke, hvad du får.”
hendes beregninger viste, at galakser skal indeholde omkring ti gange så meget” mørk ” masse, som de synlige stjerner kan redegøre for. Kort sagt er mindst halvfems procent af massen i galakser og derfor i det observerbare univers usynlig og uidentificeret. Derefter huskede Rubin noget, hun lærte som kandidatstuderende om tidligere beviser for uset masse i universet. I 1933 havde han analyseret Dopplerhastighederne for hele galakser i koma-klyngen. Han fandt ud af, at de enkelte galakser i klyngen bevæger sig så hurtigt, at de ville undslippe, hvis klyngen kun blev holdt sammen af tyngdekraften af dens synlige masse. Da klyngen ikke viser tegn på at flyve fra hinanden, skal den indeholde en overvægt af “mørkt stof”—cirka ti gange mere end det synlige stof—for at binde det sammen. Hans konklusion var korrekt, men hans kolleger var skeptiske. Rubin indså, at hun havde opdaget overbevisende beviser for hans mørke stof. Det meste af universets masse er faktisk skjult for vores syn.
mange astronomer var oprindeligt tilbageholdende med at acceptere denne konklusion. Men observationerne var så entydige og fortolkningen så ligetil, at de snart indså, at Rubin måtte have ret. De lysende stjerner er kun de synlige sporstoffer af en meget større masse, der udgør en galakse. Stjernerne optager kun de indre områder af en enorm sfærisk “glorie” af uset mørkt stof, der omfatter det meste af en galakses masse. Måske er der endda store ophobninger af mørkt stof i de store rum mellem galakser uden synlige stjerner til at spore deres tilstedeværelse. Men i så fald ville de være meget vanskelige at observere.
og hvad er dette “mørke stof” indtil videre ikke observeret undtagen ved virkningen af dets tyngdekraft på stjernerne? Spørgsmålet er et af de største uløste mysterier i astronomi i dag. Mange teoretiske og observationelle astronomer arbejder hårdt på at forsøge at besvare det.Vera Rubin fortsætter med at udforske galakserne. I 1992 opdagede hun en galakse (NGC 4550), hvor halvdelen af stjernerne i disken kredser i en retning og halvdelen i den modsatte retning, med begge systemer blandet! Måske skyldes dette sammensmeltningen af to galakser, der roterer i modsatte retninger. Rubin har siden fundet flere andre tilfælde af lignende bisarr opførsel. For nylig fandt hun og hendes kolleger, at halvdelen af galakserne i great Virgo-klyngen viser tegn på forstyrrelser på grund af tætte gravitationsmøder med andre galakser.
som anerkendelse af hendes præstationer blev Vera Rubin valgt til National Academy of Sciences og blev i 1993 tildelt National Medal of Science. Men gennem hele sin karriere, Rubin har ikke søgt status eller anerkendelse. Snarere har hendes mål været den personlige tilfredshed med videnskabelig opdagelse. “Vi har kigget ind i en ny verden,” skrev hun, “og har set, at den er mere mystisk og mere kompleks, end vi havde forestillet os. Endnu flere mysterier i universet forbliver skjult. Deres opdagelse venter fremtidens eventyrlystne forskere. Jeg kan lide det på denne måde.”