Astronomkinja čiji je rad ukazao na tamnu materiju
Astronomska otkrića menjaju našu predstavu o svetu u kome živimo a astronomkinja Vera Rubin je bila jedna u plejadi brilijantnih modernog doba – doba u kome je kosmos evoluirao u ljudskom shvatanju i naterao ga da preispita šta je to što zapravo vidi kada posmatra kosmos a pokušava da ga pojmi sa stanovišta zakona koje ustanovljava u laboratorijama na Zemlji, da ga pojmi onako kako to nauka čini.
Tamna materija je nevidljiva. Na osnovu gravitacionog sočiva, došlo se do zaključka da je tamna materija skoncentrisana u prstenu oko galaktičkog jata CL0024+17 i predstavljena je plavom bojom. Izvor slike: NASA, ESA, M.J. Jee and H. Ford (Univerzitet Džon Hopkins).
Vera Rubin, američka astronomkinja (23.07.1928. – 25.12.2016.) pionir na polju Galaktičke rotacije. Ona je otkrila neslaganje između predviđene vrednosti uglovne brzine rotacije neke galaksije i posmatrane vrednosti proučavajući rotacione krive galaktičkih diskova, fenomen poznat kao Galaktički rotacioni problem. Iako u početku posmatrani sa skepsom, nalazi do kojih je došla Vera Rubin su potvrđeni u narednim decenijama. Pokušaji da se rasvetli Galaktički rotacioni problem je dovela do teorije o tamnoj materiji.
Biografija
Vera Rubin je rođena i živela u Filadelfiji (Vašington) do svoje desete godine. Tu je bio i njen početak interesovanja za astronomiju. Otac Vere Rubin, Filip Kuper (elektro inženjer) rođen u Vilnusu (Litvanija) kao Peša Kobčevski. Njena majka, Roza Aplebaum je rođena u Besarabiji (Rumunija) i radila je u Belovoj telefonskoj kompaniji na obračunu rastojanja telefonskih linija. Starija sestra, Rut Kuper Burg je bila administrativni sudija u Ministarstvu odbrane Sjedinjenih država.
Vera Rubin je diplomirala astronomiju na Vasar koledžu i bezuspešno je pokušavala da se dalje školuje na Prinstonu jer ženama nije bilo dozvoljeno da studiraju astronomiju na pomenutom fakultetu sve do 1975. godine. Umesto da diplomira na diskriminatornom fakultetu, stekla je zvanje mastera na Univerzitetu Kornel pohađajući nastavu kod Filipa Morisona iz fizike, nobelovaca Ričarda Fejmena iz kvantne fizike i Hansa Betea iz kvantne mehanike. Svoje studiranje je okončala 1951. godine tokom koje je po prvi put izvršila astronomska posmatranja čiji su rezultati pokazali odstupanje od Hablovog toka u kretanju galaksija. Njena pretpostavka je bila da galaksije rotiraju oko nepoznatih centara umesto što se jednostavno udaljuju kako predviđa teorija velikog praska. Iznošenje ovakvih ideja nisu našle na pozitivan odziv. Vera Rubin je doktorirala na Univerzitetu Džordžtaun kod Georga Gamova.
Njena doktorska teza do 1954. te godine je bila ta da se galaksije međusobno okupljaju umesto da su raspoređene po kosmosu na slučajan način. Ideja galaktičkih jata nije shvaćena previše ozbiljno u narednih par decenija. Nakon doktoriranja, nastavila je da radi na fakultetu narednih jedanaest godina dok je kao majka podizala svoju decu. Nakon Džordžtauna, karijeru je nastavila na odseku za terstrički magnetizam (D.T.M.) gde je srela svog dugogodišnjeg prijatelja Kenta Forda. Pet godina nakon pristupanja D.T.M.-u, Vera i Kent počinju sa proučavanjem rotacija nama bliskih galaksija a posebno Andromedinu galaksiju. Njena otkrića na polju astronomije su joj donela priznanja poput Zlatne medalje Londonskog kraljevskog astronomskog društva, druge dodeljene jednoj ženi nakon one koja je dodeljena Karolini Heršel.
Dok je radila njen master rad, Vera Rubin je radila na tezi ispitivanja moguće rotacije velikih masa u kosmosu proučavajući ne Hablovke tokove. Istraživanje je loše prihvaćeno i Astronomski žurnal i Astrofizički žurnal su odbili da ga objave. Vera je priznala da podaci korišćeni u istraživanju nisu bili valjani ali je njena teza bila u saglasnosti sa nalazima Džerarda Vaukolera, odnosno sa tvdnjom za postojanjem dokaza u vezi Lokalnog galaktičkog super jata. To je uticalo da Vera nastavi svoja proučavanja na nekom drugom mestu. Dalje je do kraja života nastavila da proučava kako se zvezde kreću na periferiji neke galaksije.
Nakon diplomiranja, Vera Rubin je predavala na Montgomeri Kaunti junior koledžu i u isto vreme je bila istraživač naučni saradnik na Univerzitetu Džordžtaun i stekla zvanje asistenta 1962. godine. Nakon toga je postala prva žena kojoj je bilo dozvoljeno da koristi instrumente na Palomar opservatoriji 1965. godine. pre tog datuma, ženama u opšte nije bio dozvoljen pristup pomenutoj opservatoriji. Iste godine je takođe obezbedila svoju poziciju na odseku za Terestrički Magnetizam na Karnegi institutu (Vašington). Vera Rubin je bila Seniorski član D.M.T.-a i njen rad je bio opisan sa “Galaktička i vangalaktička dinamika, strukture na velikim skalama i dinamika kosmosa”. Ukupno je poručila i analizirala preko dve stotine galaksija počevši 1978. godine.
Problem galaktičke rotacije i tamna materija
Vera Rubin je započela svoj rad koji je bio u bliskoj vezi sa njenom prethodno kontraverznom teorijom galktičkih jata. Taj rad je započela zajedno sa graditeljem astronomskih instrumenata Kenetom Fordom i načinili su na stotine posmatranja. efekat Rubin – Ford je nazvan po ovom dvojcu istraživača i predstavlja uvek aktuelnu temu naučnih rasprava sve do današnjih dana od momenta njegovog objavljivanja. U radu je opisano kretanje Mlečnog puta u odnosu na uzorak galaksija na udaljenosti od 150 do 300 miliona svetlosnih godina i pokazuje da je takvo kretanje drugačije od onog koji Mlečni put ima u odnosu na Kosmičku mikrotalasnu pozadinu.
Želeći da izbegne nesuglasice, Vera Rubin se okrenula istraživanje rotacionih krivih galaksija sa posebnim osvrtom na Andromedinu galaksiju. Njen rad je pionirski na polju galaktičke rotacije i otkriva neslaganje proračunske ugaone brzine unutar galaksije i posmatračkih nalaza u vezi galaktičkih rotacionih krivi. Galaksije rotiraju toliko brzo da se čini da će se razleteti ukoliko bi se uzeo samo u obzir gravitacioni uticaj zvezda posmatrane galaksije kao činilac održanja na okupu cele te galaksije. Ali one se, kao što je poznato, ne raspršavaju u okolni prostor i kao zaključak se nameće postojanje nevidljive mase koja ih održava na okupu. Gore opisani fenomen je poznat kao Galaktički rotacioni problem. proračuni Vere Rubin pokazuju da neka galaksija mora sadržati bar desetostruku vrednost nevidljive mase od one koja je sadržana u uočenim zvezdama te iste galaksije. Rezultat je veoma zanimljiv jer sugeriše na dilemu ili Njutnov zakon gravitacije ne važi za ceo kosmos ili da se 50% mase galaksija sadrži u tamnom galktičkom halu. Iako u početku sa skepsom, narednih decenija rezultati Vere Rubin su se pokazali ispravnim. Pokušaji da se reši galaktički rotacioni problem je doveo do teorije o tamnoj materiji.
Tamna materija
Vera Rubin je još 70-tih godina prošlog veka došla do snažnih dokaza o postojanju tamne materije. Priroda tamne materije još uvek nije poznata ali je njeno prisustvo krucijalno za razumevanje budućnosti kosmosa.
Postojanje tamne materije omogućava objašnjenje galaktičkih rotacionih kriva, zatim, kretanje galaksija zajedno sa galaktičkim jatima, predstavlja osnovu gravitacionih sočiva i za raspodelu masa u sistemu kakav je Bullet jato. Alternativni MOND (modifikovana Njutnova dinamika) modeli galaktičkih rotacionih kriva je isključen iz razmatranja. Vera Rubin je izrazila svoje razočarenje rezultatom do kojeg je došla jer, kako tvrdi, da je imala sreće saznala bi da Njutnovi zakoni moraju biti modifikovani kako bi se objasnila gravitaciona interakcija na velikim rastojanjima. To bi svakako bio mnogo veći izazov nego spoznaja da je kosmos ispunjen nekakvom vrstom subnuklearne materije.