Vera Rubin, de Amerikaanse astronoom die de aanwezigheid van donkere materie in sterrenstelsels vaststelde, meet spectra in de jaren 1970. Rubin. hoewel haar vader twijfelachtig was over de carrièremogelijkheden in de astronomie, steunde hij haar interesse door haar te helpen haar eigen telescoop te bouwen en met haar mee te gaan naar amateurastronomische bijeenkomsten. Ze kreeg een beurs voor het prestigieuze women ‘ s college Vassar, waar ze afstudeerde als de enige astronomie major in 1948. Het toepassen op graduate schools, Rubin werd verteld dat “Princeton accepteert geen vrouwen” in de astronomie programma. (Dit beleid werd pas in 1975 opgegeven.= = Biografie = = Rubin studeerde natuurkunde bij Philip Morrison, Richard Feynman en Hans Bethe. Daarna ging ze naar Georgetown University, waar ze haar Ph.D. behaalde in 1954 (onder George Gamow, die in de buurt was aan de George Washington University).

” in een spiraalstelsel is de verhouding tussen donkere en lichte materie ongeveer een factor tien. Dat is waarschijnlijk een goed getal voor de verhouding tussen onze onwetendheid en kennis. We zijn uit de kleuterschool, maar alleen in de derde klas.”- Vera Rubin

na een paar jaar les te hebben gegeven aan Georgetown, nam ze een onderzoekspost aan het Carnegie Institution in Washington, dat een bescheiden astronomieprogramma had. Haar werk richtte zich op observaties van de dynamiek van sterrenstelsels. Ze werkte samen met Kent Ford, een astronoom die een extreem gevoelige spectrometer had ontwikkeld.

Rubin en Ford gebruikten de spectrometer om het spectrum van licht afkomstig van de sterren in verschillende delen van spiraalstelsels te verspreiden. De sterren in de schijf van een melkwegstelsel bewegen in ongeveer cirkelvormige banen rond het centrum. Als de schijf naar onze gezichtslijn neigt, komen de sterren aan de ene kant naar ons toe, terwijl die aan de andere kant weg bewegen. Wanneer een lichtbron naar ons toe beweegt, zien we een afname in de golflengten van het licht (een verschuiving naar het blauwe einde van het spectrum), en wanneer de bron weg beweegt, zien we een toename in de golflengten (een verschuiving naar het Rode einde). Dit wordt het Dopplereffect genoemd, en de golflengteverschuiving is evenredig met de snelheid van de lichtbron ten opzichte van de waarnemer. Rubin en Ford deden zorgvuldige metingen van dopplerverschuivingen over de schijven van verschillende sterrenstelsels. Ze konden dan de baansnelheden van de sterren in verschillende delen van die sterrenstelsels berekenen.omdat het kerngebied van een spiraalstelsel de hoogste concentratie zichtbare sterren heeft, gingen astronomen ervan uit dat het grootste deel van de massa en dus de zwaartekracht van een stelsel ook in het centrum geconcentreerd zou zijn. In dat geval, hoe verder een ster van het centrum is, hoe langzamer zijn verwachte baansnelheid. In ons zonnestelsel bewegen de buitenplaneten langzamer rond de zon dan de binnenplaneten. Door te observeren hoe de baansnelheid van sterren afhangt van hun Afstand tot het centrum van een melkwegstelsel, konden astronomen in principe berekenen hoe de massa over het hele melkwegstelsel wordt verdeeld.toen Rubin en Ford Dopplerwaarnemingen begonnen te doen van de baansnelheden in spiraalstelsels, ontdekten ze meteen iets geheel onverwachts. De sterren ver van het centrum van sterrenstelsels, in de dunbevolkte buitenste gebieden, bewogen net zo snel als die dichterbij. Dit was vreemd, omdat de zichtbare massa van een sterrenstelsel niet genoeg zwaartekracht heeft om zulke snel bewegende sterren in een baan te houden. Daaruit volgde dat er een enorme hoeveelheid onzichtbare materie moest zijn in de buitenste gebieden van melkwegstelsels waar de zichtbare sterren relatief weinig zijn. Rubin en Ford bestudeerden zo ‘ n zestig spiraalstelsels en vonden altijd hetzelfde. “Wat je ziet in een spiraalstelsel, “concludeerde Rubin,” is niet wat je krijgt.”

haar berekeningen toonden aan dat sterrenstelsels ongeveer tien keer zoveel “donkere” massa moeten bevatten als de zichtbare sterren. Kortom, ten minste negentig procent van de massa in sterrenstelsels, en dus in het waarneembare universum, is onzichtbaar en ongeïdentificeerd. Toen herinnerde Rubin zich iets wat ze als student had geleerd over eerder bewijs voor ongeziene massa in het universum. In 1933 analyseerde Fritz Zwicky de dopplersnelheden van hele sterrenstelsels in de Coma-cluster. Hij ontdekte dat de individuele sterrenstelsels in de cluster zo snel bewegen dat ze zouden ontsnappen als de cluster alleen door de zwaartekracht van zijn zichtbare massa bij elkaar gehouden zou worden. Aangezien de cluster geen tekenen van uit elkaar vliegen vertoont, moet het een overwicht van “donkere materie” bevatten-ongeveer tien keer meer dan de zichtbare materie—om het aan elkaar te binden. Zwicky ’s conclusie was correct, maar zijn collega’ s waren sceptisch. Rubin besefte dat ze overtuigend bewijs had gevonden voor Zwicky ‘ s donkere materie. Het grootste deel van de massa van het universum is inderdaad aan ons zicht onttrokken.

veel astronomen waren aanvankelijk terughoudend om deze conclusie te accepteren. Maar de observaties waren zo eenduidig en de interpretatie zo eenvoudig dat ze al snel beseften dat Rubin gelijk moest hebben. De lichtgevende sterren zijn slechts de zichtbare tracers van een veel grotere massa die deel uitmaakt van een sterrenstelsel. De sterren bezetten alleen de binnenste regionen van een enorme bolvormige “halo” van onzichtbare donkere materie die het grootste deel van de massa van een melkwegstelsel omvat. Misschien zijn er zelfs grote ophopingen van donkere materie in de grote ruimtes tussen sterrenstelsels, zonder zichtbare sterren om hun aanwezigheid te traceren. Maar als dat zo is, zouden ze zeer moeilijk te observeren zijn.

en wat is deze “donkere materie”, die tot nu toe niet werd waargenomen, behalve door het effect van de zwaartekracht op de sterren? De vraag is een van de belangrijkste onopgeloste mysteries van de astronomie vandaag. Veel theoretische en observationele astronomen zijn hard aan het werk om het te beantwoorden.

Vera Rubin blijft de sterrenstelsels verkennen. In 1992 ontdekte ze een sterrenstelsel (NGC 4550) waarin de helft van de sterren in de schijf in een baan rond de ene en de andere helft in de tegenovergestelde richting draaien, met beide systemen vermengd! Misschien is dit het gevolg van het samensmelten van twee sterrenstelsels die in tegengestelde richting draaien. Rubin heeft sindsdien verschillende andere gevallen van soortgelijk bizar gedrag gevonden. Meer recent ontdekten zij en haar collega ‘ s dat de helft van de sterrenstelsels in de grote Virgocluster tekenen vertonen van verstoringen als gevolg van nauwe gravitationele ontmoetingen met andere sterrenstelsels.als erkenning voor haar prestaties werd Vera Rubin verkozen tot de National Academy of Sciences en in 1993 werd ze bekroond met de National Medal of Science. Maar tijdens haar carrière, Rubin heeft niet gezocht status of bijval. Haar doel was de persoonlijke bevrediging van wetenschappelijke ontdekkingen. “We hebben in een nieuwe wereld gekeken,” schreef ze, “en hebben gezien dat die mysterieuzer en complexer is dan we ons hadden voorgesteld. Nog meer mysteries van het universum blijven verborgen. Hun ontdekking wacht op de avontuurlijke wetenschappers van de toekomst. Ik vind het zo leuk.”