Вера Рубин

Вера Рубин (англ. Vera Rubin; 23 июля 1928, Филадельфия — 25 декабря 2016, Принстон) — американский астроном, пионер в области изучения кривых вращения галактик. Её новаторские наблюдения предоставили одни из первых прямых доказательств существования тёмной материи — гипотетической формы материи, не взаимодействующей с электромагнитным излучением, но проявляющей себя через гравитационное воздействие. Работы Рубин заложили основы современной космологии и изменили представление о составе Вселенной.

Биография

Ранние годы и образование

Вера Купер (девичья фамилия) родилась в семье инженера-электрика Филипа Купера и Роуз Аппельбаум. С раннего детства проявляла интерес к астрономии, наблюдая за звёздами из окна своей спальни. В 1948 году окончила Вассар-колледж со степенью бакалавра по астрономии. Несмотря на советы преподавателей не поступать в аспирантуру из-за её пола, Рубин продолжила обучение. Она получила степень магистра в Корнеллском университете (1951), где изучала движение галактик под руководством физика Филипа Моррисона. В 1954 году защитила докторскую диссертацию в Джорджтаунском университете, посвящённую распределению галактик вблизи Северного галактического полюса.

Карьера

После защиты диссертации Рубин столкнулась с дискриминацией при трудоустройстве. Она преподавала в ряде колледжей, а в 1965 году получила должность в Институте Карнеги в Вашингтоне (ныне Отдел земного магнетизма), где проработала до конца жизни. Именно здесь она начала свои ключевые исследования кривых вращения галактик, которые привели к открытию тёмной материи.

Научные достижения

Кривые вращения галактик

В 1960-х годах, совместно с коллегой Кентом Фордом, Рубин разработала высокочувствительный спектрограф, позволяющий измерять скорости звёзд и газа на разных расстояниях от центра галактики. С помощью этого прибора она изучала спиральные галактики, в частности галактику Андромеды (M31). Согласно законам Кеплера и ньютоновской механике, ожидалось, что скорость вращения звёзд на периферии галактики будет уменьшаться по мере удаления от центра, так как основная масса сосредоточена в ядре. Однако Рубин обнаружила, что кривые вращения — графики зависимости скорости от расстояния — остаются практически плоскими: звёзды на окраинах галактик вращаются так же быстро, как и во внутренних областях. Это означало, что в галактиках присутствует значительная масса, невидимая в телескопы, которая удерживает внешние звёзды на их орбитах.

Вклад в доказательство существования тёмной материи

Наблюдения Рубин и Форда (опубликованные в 1970 и 1978 годах) стали решающим экспериментальным подтверждением гипотезы о тёмной материи, выдвинутой ранее Фрицем Цвикки в 1930-х годах. Цвикки обнаружил, что скорости галактик в скоплении Волос Вероники слишком велики для удержания их видимой массой, но его работа долгое время оставалась без внимания. Рубин предоставила систематические и убедительные данные для отдельных галактик, показав, что невидимая масса составляет около 90% массы галактики. Её работы заставили научное сообщество пересмотреть стандартную модель Вселенной и признать, что обычная (барионная) материя составляет лишь незначительную часть её содержимого.

Другие исследования

Помимо тёмной материи, Рубин занималась изучением крупномасштабной структуры Вселенной, анизотропии распределения галактик и динамики галактических скоплений. Она также активно выступала за права женщин в науке, поддерживая молодых астрономов и критикуя гендерные барьеры в академической среде.

Признание и награды

Несмотря на колоссальное влияние её работ, Вера Рубин так и не была удостоена Нобелевской премии по физике, что неоднократно вызывало критику со стороны научного сообщества. Среди её наград:

• Медаль Кэтрин Брюс (1993) — высшая награда Тихоокеанского астрономического общества.
• Национальная научная медаль США (1993) — вручена президентом Биллом Клинтоном.
• Золотая медаль Королевского астрономического общества (1996).
• Премия Грубера по космологии (2002, совместно с Джеймсом Пиблсом) — за вклад в понимание тёмной материи.
• В её честь названы астероид (5726) Рубин, кратер на Венере и обсерватория Вера Рубин (ранее — Large Synoptic Survey Telescope) в Чили.

Критика и ограничения

Некоторые астрономы, в частности из школы Фрица Цвикки, высказывали мнение, что Рубин получила избыточное признание за подтверждение идеи, впервые выдвинутой Цвикки. Однако большинство историков науки считают, что именно её тщательные и воспроизводимые измерения превратили гипотезу в экспериментально обоснованную теорию. Кроме того, интерпретация кривых вращения как доказательства тёмной материи оспаривается сторонниками альтернативных теорий гравитации, например, модифицированной ньютоновской динамики (MOND). Тем не менее, консенсус в современной космологии признаёт существование тёмной материи, и работы Рубин остаются краеугольным камнем этого консенсуса.

Личная жизнь

В 1948 году Вера вышла замуж за Роберта Рубина, математика и физика. У пары родилось четверо детей, все они впоследствии получили докторские степени в области естественных наук. Дочь, Джудит Рубин, стала геологом. Вера Рубин скончалась 25 декабря 2016 года в возрасте 88 лет.

Наследие

Работы Веры Рубин коренным образом изменили космологию. Она не только предоставила ключевые доказательства существования тёмной материи, но и стала символом преодоления гендерных стереотипов в науке. Её имя носит обсерватория Вера Рубин, которая начала работу в 2024 году и предназначена для десятилетнего обзора неба, что позволит углубить понимание тёмной материи и тёмной энергии. В 2023 году Почта США выпустила марку с её изображением.

Источники

• Vera Rubin. Bright Galaxies, Dark Matters. American Institute of Physics, 1997.
• J. G. Bartlett, et al. The Vera Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time. 2024.
• N. G. Sharp. Vera Rubin: A Life. Harvard University Press, 2022.
• Статья «Vera Rubin» в Encyclopaedia Britannica.
• Некролог в The New York Times, 26 декабря 2016 г.