Vera Rubin, la dona que veié allò invisible

110115-media-rubin

Aquests dies de Nadal ens ha deixat una gran astrònoma, Vera Cooper Rubin. Poc coneguda fora de l’àmbit de les ciències del cel, aquesta científica de 88 anys va fer un dels descobriments més importants del segle XX: la demostració clara de l’existència de la matèria fosca. Encara que s’ha especulat els darrers anys perquè es creia que podia guanyar el premi Nobel de Física, la seua mort ara ho fa impossible. Per cert, ja fa 53 anys que no se li atorga a cap dona.

Vera nasqué el 1928 a Filadèlfia (EEUU), però als 10 anys es desplaçà a viure a Washington DC. Allí s’apassionà per l’astronomia i hi passà hores mirant pel seu telescopi ben esperonada pel seu pare, un enginyer elèctric d’origen lituà.

Era ben estrany que una dona pretenguera fer una carrera de ciències en els anys quaranta, però ella ho aconseguí en graduar-se l’any 1948 en Vassar College, una universitat per a dones a l’estat de Nova York, en la qual l’astrònoma Maria Mitchell fou la primera professora. Com li passà a Maria Mitchell 100 anys abans, Vera també va tindre grans dificultats per continuar els estudis científics. Precisament l’exemple de l’astrònoma Mitchell l’encoratjà a lluitar per aconseguir-ho.

La idea inicial de Vera va ser continuar la formació amb el màster d’astronomia de la Universitat de Princeton, però no fou acceptada perquè fins al 1975 no permeté dones en el programa d’estudis graduats d’Astronomia.

Vassar-Homepage-20110714.jpg

Vera, però, no es desanimà i es matriculà en un màster de Física en la Universitat Cornell, també de l’estat de Nova York, amb grans professors com Philip Morrison, Richard Feynman i Hans Bethe. El 1954 es doctorà a la Universitat de Georgetown, de Washington DC, sota la direcció de George Gamow, l’astrònom que va predir un origen explosiu per a l’Univers, el que coneixem com a Big Bang.

Amb la tesi esbrinà la forma en què es distribuïen les galàxies en l’Univers. Estaven repartides a l’atzar, de manera homogènia o seguien algun patró determinat? La ferramenta estadística que desenvolupà per a analitzar els centenars de milers de galàxies registrades fins aleshores la portaren a conjecturar que les galàxies tendeixen a concentrar-se en certes zones amb enormes buits entre elles. Aquesta forma d’organitzar-se la matèria no fou acceptada en el seu moment, però s’ha vist totalment confirmada posteriorment i, de fet, és la base actual de l’estructura a gran escala de l’Univers.

Tanmateix la recerca que la féu famosa s’esdevingué quan es traslladà a la Carnegie Institution for Science de Washington DC, on començà a col·laborar amb W. Kent Ford, Jr. (1931). L’interés de tots dos era esbrinar com giren les estrelles al voltant de les galàxies espirals. Ford Jr. havia desenvolupat un espectrògraf molt sensible que permetia mesurar la velocitat de les estrelles en funció de la seua distància al centre de les galàxies.

keplerian_orbit_lblEn el Sistema Solar la majoria de la massa es concentra en el Sol. Per tant, els planetes giren cada vegada més lentament al seu voltant a mesura que s’hi troben més lluny. Mercuri gira més ràpid que Mart i aquest més que Neptú. Si els planetes llunyans giraren més ràpid s’escaparien. Aquest tipus de gir reflecteix la distribució de matèria en el Sistema Solar, en què gran part de la massa es troba al centre i ben poca a l’exterior. Aquest gir rep el nom de rotació kepleriana.

La pregunta que es feien Rubin i Ford Jr. era si en les galàxies espirals la gràfica de les velocitats orbitals de les estrelles també tindria el mateix aspecte, és a dir, si tindria un perfil keplerià. De fet, en les galàxies espirals passa com en el Sistema Solar: en el centre de la galàxia (el bulb) es troba concentrada gran part de la massa galàctica i aquesta massa va disminuint a mesura que ens allunyem del centre. Era d’esperar, doncs, una corba similar.

Andromeda_Galaxy_(with_h-alpha)Per començar l’estudi s’elegí la Gran Galàxia d’Andròmeda, per ser la més pròxima i, per tant, la més fàcil per poder aïllar els objectes individuals. I en lloc d’usar estrelles com a marcadors de la corba s’utilitzaren nebuloses de gas d’hidrogen ionitzat (HII) i associacions estel·lars OB. La feina era feixuga, ja que es van fer els espectres de 67 nebuloses de gas a distinta distància del centre galàctic. Després va caldre, a partir d’ells, determinar les velocitats orbitals.

Rubin-Ford-ApJ1970Els resultats obtinguts i publicats l’any 1970 en l’article Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions van ser tota una revolució. La corba de les velocitats orbitals de les nebuloses d’emissió HII d’Andròmeda no era en absolut de forma kepleriana, sinó que era molt més complicada. Era veritat que prop del nucli galàctic les velocitats disminuïen ràpidament, però a partir de certa distància les velocitats de les nebuloses augmentaven i la corba tendia a ser més aviat plana. Aquest estrany comportament es pensà al principi que era una peculiaritat d’Andròmeda però, ben aviat, les mesures de velocitat en altres galàxies demostraren que era una característica de totes les galàxies espirals.

¿Què pot fer que les velocitats d’estrelles i nebuloses siguen cada vegada més grans a mesura que ens allunyem del centre d’una galàxia? Vera Rubin postula que l’única possibilitat és que existisca una matèria que no brille però que tinga massa i, per tant, interactue gravitatòriament amb la massa visible exterior fent que aquesta gire més ràpidament.

M33_rotation_curve_HI

Encara que uns altres astrònoms ja havien especulat amb la massa invisible o perduda de les galàxies, va ser Vera Rubin qui va descobrir, sense cap mena de dubte, que la matèria visible no és l’única matèria de l’Univers. Existeix un altre tipus de matèria no visible que estructura i modula els moviments del gas i de les estrelles en les galàxies i el moviment de les galàxies en els cúmuls de galàxies. Encara no sabem de què està feta aquesta misteriosa matèria però d’alguna forma Vera Rubin va eixamplar l’Univers. Mereixia el premi Nobel de Física i ha estat una injustícia que no li’l donaren.

Nombrosos mitjans de comunicació i científics d’arreu del món lamenten la mort de Vera Rubin i la vergonya que no se la considera per al Nobel de Física. Només dues dones l’han guanyat. Un article del Washington Post pregunta: It’s been 53 years since a woman won the Nobel Prize in physics. What’s the holdup? (Han passat 53 anys des que una dona guanyà el premi Nobel de Física. Quina és la causa del retard?)

L’existència de la matèria fosca ha revolucionat completament el nostre concepte de l’univers i tot el nostre camp; els esforços en curs per entendre el paper de la matèria fosca han generat subcamps sencers dins de la física de partícules i de l’astrofísica en aquest moment“, comenta Emily Levesque, una astrònoma de la Universitat de Washington a Seattle, a Astronomy.com. “La voluntat d’Alfred Nobel descriu el premi de Física com el reconeixement del “descobriment més important en el camp de la física“. Si la matèria fosca no s’ajusta a aquesta descripció, no sé que ho farà.”

Més informació:

Figures:
1.- Vera Rubin
2.- Vera Rubin com a estudiant al Vassar College. Vassar College.
3.- Rotació kepleriana de les velocitats orbitals dels planetes del Sistema Solar. . The Rotation Curve of the Milky Way. PennState University.
4.- Galàxia d’Andròmeda. Wikimedia Commons.
5.- Velocitats de rotació de les asociacions OB en M31. Article Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions. Rubin i Ford Jr. 1970.
6.- Corba de rotació de la galàxia espiral M33 (punts grocs i blaus amb barres d’error) i la corba kepleriana predita a partir de la distribució de la matèria visible (línia blanca). La discrepància entre les dues corbes s’explica per l’addició d’un halo de matèria fosca que envolta la galàxia. Wikipedia Commons.

2 pensaments a “Vera Rubin, la dona que veié allò invisible

  1. T’agraeixo la claredat de l’article i el record que fas d’una dona astrònoma. Em pregunto per què cal que les dones siguin unes heroïnes per tal de merèixer un reconeixement públic?
    Bones Festes!

    • Jo també m’ho pregunte. Vera Rubin mereixia el Nobel i ja no el podrà tindre. Si va arribar on va arribar va ser en contra dels tabús de la societat. Homes i sobretot dones han de lluitar constantment per trobar el seu lloc al món.

      Enric

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *