Astronomen waren sceptisch over donkere materie - totdat Vera Rubin kwam

Ze bouwde een kogelvrije koffer om het concept te verkennen.

Vera Rubin in 2010, op haar kantoor in Washington, DC.

Linda Davidson/The Washington Post via Getty Images

Vera Rubin heeft het niet ontdekt donkere materie , maar ze zette het op de kaart.



Donkere materie is een wild concept. Het is het idee dat een verbijsterend percentage van alle materie in het universum onzichtbaar kan zijn, en totaal anders dan de materie waaruit de aarde bestaat. Rubin wordt gevierd omdat ze een groot deel van de astronomiegemeenschap dwong om het serieus te nemen.

Dat moment van afrekening kwam in 1985, toen ze voor de International Astronomical Union stond en het publiek door enkele van de gegevens leidde die ze had verzameld.

De wereld heeft meer verwondering nodig

De onverklaarbare nieuwsbrief leidt je door de meest fascinerende, onbeantwoorde vragen in de wetenschap - en de verbluffende manieren waarop wetenschappers ze proberen te beantwoorden. Schrijf je vandaag in .

Haar gegevens toonden aan dat sterren aan de randen van meerdere sterrenstelsels bewogen op manieren die volgens de natuurkundige regels niet logisch waren. Een mogelijke verklaring voor dit vreemde fenomeen, suggereerde Rubin, was het bestaan ​​van een mysterieuze donkere materie aan de randen van de melkweg. In de decennia sinds die toespraak is het onderzoek naar donkere materie geëxplodeerd, wat een revolutie teweeg heeft gebracht in de astronomie.

In Heldere sterrenstelsels, donkere materie en verder , een nieuwe biografie van Rubin, legt wetenschapsjournalist Ashley Yeager uit hoe Rubin, die in 2016 stierf, groeide van een jonge onderzoeker wiens gedurfde ideeën aanvankelijk werden genegeerd tot het soort wetenschapper die een heel vakgebied zou kunnen veranderen. In 2020 hebben we Yeager geïnterviewd voor: een aflevering van de onverklaarbaar podcast over donkere materie. Een transcriptie van ons gesprek, licht bewerkt voor lengte en duidelijkheid, volgt.


Noam Hassenfeld

Wanneer raakte Vera Rubin voor het eerst geïnteresseerd in astronomie? Wat is haar oorsprongsverhaal?

Ashley Yeager

Rond de leeftijd van 11 begon ze naar de sterren te kijken. Vera en haar zus, Ruth, deelden een slaapkamer in hun herenhuis in Washington, DC. En Ruth herinnert zich dat Vera 's nachts constant over haar heen kroop om de ramen te openen en naar de nachtelijke hemel te kijken en de sterren te volgen. Vera was dus duidelijk gefascineerd door de nachtelijke hemel. En dat bleef bij haar.

Daarna ging ze naar Vassar, waar ze astronomie studeerde. [Terwijl ze in Vassar was, ontmoette ze een wiskundige genaamd Robert Rubin.] Ze zijn uiteindelijk getrouwd. En dat was de aanleiding voor een van de grootste beslissingen in Vera's leven, want ze wilde astronomie gaan studeren.

Ze was in Harvard , maar Robert Rubin was bij Cornell. Hij was goed bezig met zijn afstudeeronderzoek. Ze moesten een keuze maken en Vera zei: laten we bij elkaar blijven. Ik ga met je mee naar Cornell en doe mijn master astronomie terwijl jij je doctoraat in de natuurkunde afrondt.

grootte van de menigte bij de inauguratie van trump

Noam Hassenfeld

Is dat niet een beetje een wilde keuze? Cornell kiezen op basis van een echtgenoot?

Ashley Yeager

Het is eind jaren veertig. En Vera was in sommige opzichten erg traditioneel, ook al was ze in andere opzichten niet-traditioneel. Ze had het gevoel dat er van haar werd verwacht dat ze aan het einde van haar vier jaar bij Vassar zou trouwen. Dat was nog steeds iets dat maatschappelijk werd verwacht.

En ik denk eigenlijk dat het haar ertoe heeft aangezet om meer succes te hebben dan ze misschien zou zijn geweest als ze naar Harvard of Princeton of ergens anders was gegaan, alleen vanwege de bekendheid die ze kreeg. Er was intellectuele vrijheid die ze had bij Cornell, om in staat te zijn om verschillende vragen in de astronomie te onderzoeken waar ze waarschijnlijk van zou zijn weggeduwd als ze een meer gestructureerd afstudeerprogramma had gevolgd.

Noam Hassenfeld

Dus ze is bij Cornell. Ze onderzoekt vragen. Ze heeft veel intellectuele vrijheid. Wat zijn de grote vragen die haar bezig houden?

Ashley Yeager

De grootste, die haar masterscriptie wordt, is eigenlijk het idee van Roteert het universum?

Noam Hassenfeld

Wacht , doet het heelal draait?

Ashley Yeager

Dus, waarschijnlijk nee . Deze vraag werd gesteld door een zeer excentrieke astronoom genaamd George Gamow. Vera's man liet Vera dit papier zien dat George Gamow over dit idee had geschreven. En ze dacht: waarom zouden we niet proberen die vraag te beantwoorden?

Noam Hassenfeld

Het soort vraag waar ze, als ze aan een andere universiteit had gezeten, misschien niet de vrijheid had gehad om erin te duiken?

Ashley Yeager

Ik denk het. Ik krijg het gevoel, door de literatuur te lezen en door de geschiedenis te kijken, dat ze waarschijnlijk naar een meer traditionele vraag zou zijn geleid.

En terwijl ze door de gegevens begon te kijken, begonnen de cijfers te suggereren dat er een vreemde, zijwaartse beweging was die misschien geïnterpreteerd kon worden als een universele rotatie. Ze presenteerde haar idee aan haar masterscriptieadviseur, William Shaw.

Hij zegt: Uw conclusie is echt goed. Ik wil het onder mijn naam presenteren op deze komende astronomieconferentie.

En Vera zegt: Nee! Ik ben misschien nog geen lid van deze vereniging. Maar je presenteert mijn gegevens niet voor mij. Ik ga het presenteren onder mijn eigen naam, hel of hoog water.

Noam Hassenfeld

Net als zij?

Ashley Yeager

Ja. Ze gaat naar deze bijeenkomst. Blijkbaar was de rit van New York naar Pennsylvania, waar de bijeenkomst plaatsvond, aangrijpend. Het was winter, sneeuw. Ze hadden een pasgeboren baby in de auto. Haar vader reed eigenlijk omdat hij op dat moment de enige was met een auto.

maxine waters house financiële diensten commissie

Maar ze geeft de presentatie, en de reactie is minder dan geweldig. Er zijn enkele zware critici in de zaal. Veel spotten. Ze heeft wel een persoon, Martin Schwarzschild , die haar aanmoedigt. Hij zegt: Dit is echt interessant. Maar om deze conclusie te kunnen trekken, hebben we meer gegevens nodig.

En dat is een kritiek die haar haar hele carrière bijblijft. Later probeert ze echt zoveel mogelijk gegevens te hebben of te verzamelen om haar conclusies te onderbouwen, juist vanwege die ervaring.

Noam Hassenfeld

Wat gebeurt er nu?

Ashley Yeager

Ze neemt even een pauze, want ze heeft echt het sterke gevoel een huis te willen stichten en een gezin te stichten. Er is een moment in het begin van de jaren vijftig, wanneer ze met haar zoon op de speelplaats is. Ze had astrofysische tijdschriften gelezen om op de hoogte te blijven van wat er in de astronomie gaande was.

Dus haar zoon speelt in de zandbak en ze leest het dagboek, en ze barst in tranen uit omdat ze het doen van onderzoek zo mist. Ze mist die nieuwsgierigheid van het stellen van vragen en het zoeken naar gegevens, en echt proberen de antwoorden te achterhalen op hoe het universum werkt.

Op dat moment zegt haar man: je moet terug naar school. Het is tijd. We zoeken de kinderopvang uit. We zullen uitzoeken hoe we diners kunnen laten maken. Maar laten we het doen.

Noam Hassenfeld

Dus gaat ze terug naar de astronomie. En uiteindelijk begint ze onderzoek te doen bij Nationaal Observatorium Kitt Peak , Rechtsaf? Hoe is dat?

Ashley Yeager

We hebben het over eind jaren zestig. Dit is een 84-inch telescoop, erg groot. Vera zit bij de telescoop met Kent Ford, haar medewerker. Ze kijken naar dit sterrenstelsel genaamd Andromeda, onze naaste buur. Ze kijken naar deze echt jonge, hete sterren aan de rand van de melkweg, en ze proberen de snelheden van deze sterren te krijgen - hoe snel gaan deze sterren rond Andromeda?

komt er een afvoer in Georgië?

Dus ze kijken naar de gegevens, en ze gaan, oh mijn god, dit is niet wat we hadden verwacht. De veronderstelling was dat de sterren dichterbij zouden snel rond de zon vliegen, en de sterren verder weg superlangzaam. Maar deze sterren bewogen sneller dan ze hadden verwacht.

De enige manier waarop die sterren ver weg in de melkweg zo snel kunnen bewegen, is [dat] er daarbuiten iets moet gebeuren dat we niet begrijpen.

Noam Hassenfeld

Wat denkt ze dat er aan de hand is?

Ashley Yeager

Nou, ze is niet echt zeker. En nogmaals, ze houdt er niet van om aannames te doen of te spreken zonder gegevens. Dus zij en Kent Ford, en een paar andere mensen, beginnen echt een systematische studie van sterrenstelsels te doen.

Ze doet 20 sterrenstelsels, en dan 40, en dan 60. En ze vertonen allemaal dit bizarre gedrag van sterren, deze sterren ver in de melkweg, veel, veel te snel bewegend. Dus op dat moment, weet je, zegt de astronomiegemeenschap: Oké, we moeten dit oplossen.

In 1985, Vera Rubin geeft deze lezing op de IAU . Ze zegt: de natuur heeft ons voor de gek gehouden. Dat we materie hebben bestudeerd die slechts een klein deel van het universum uitmaakt. De rest van het universum zijn dingen die we niet begrijpen en die we niet kunnen zien.

En ik denk dat omdat ze dit in zoveel sterrenstelsels deed - we hebben het over 60 sterrenstelsels - het echt niet te ontkennen was. Het was echt haar werk dat de gemeenschap over de rand duwde, om te zeggen dat we het idee moeten accepteren dat donkere materie bestaat.

Noam Hassenfeld

Het klinkt alsof als je echt onze hele opvatting van het universum op zijn kop wilt zetten, je met wat gegevens moet komen.

Ashley Yeager

Ja, absoluut. Omdat ze vasthield aan die kritiek op haar master- en PhD-werk - ze zou gewoon achter de gegevens aan gaan en er echt voor zorgen dat het verhaal dat ze vertelde uit die gegevens klopte.

Een van de dingen die haar tot een opmerkelijke wetenschapper maakten, is haar doorzettingsvermogen. Ze kwam veel obstakels tegen, vooral omdat ze een vrouw was in de wetenschap in de jaren '40, '50 en '60. Ze moest echt doorzetten. Helaas zal ze nooit te zien of te weten komen wat donkere materie is. Maar ik weet niet of ze daar een probleem mee had. Ze zou trots zijn op het feit dat ze een heel nieuw rijk van astronomie en natuurkunde opende.

Ze creëerde eigenlijk meer vragen dan antwoorden, en ik denk dat dat het kenmerk is van een opmerkelijke wetenschapper: wanneer je deze vragen opent waar niemand ooit eerder aan had gedacht. Als je een hele nieuwe generatie wetenschappers creëert die ze kunnen beantwoorden.