Selamat Hari Lahir, Margaret Burbidge!

Ahli astronomi yang mengajar kita kita semua terbuat dari stardust meraikan ulang tahun ke-100nya pada 12 Ogos 2019.

Margaret Burbidge, yang meraikan hari ke-100nya pada bulan Ogos, mempunyai kerjaya yang panjang dan cemerlang dalam pelbagai bidang astrofizik. Salah satu pencapaiannya yang paling penting adalah membina pemahaman kita tentang nukleosintesis dalam bintang. Di antara jawatan yang dipegangnya sepanjang hidupnya ialah pengarah Balai Cerap Royal Greenwich dan presiden Persatuan Astronomi Amerika, kedua-dua kali pertama seorang wanita mengisi jawatan itu. Gambar itu menunjukkan Burbidge di Dallas, Texas, pada Februari 1964.
Arkib Sky & Telescope

"Anda tidak boleh memberikan masa teleskop untuk sains sampah ini! Siapa yang dia fikir dia? merosakkan pendengar muda apabila mendengar bahawa seorang astronom tua mahu setengah malam dengan salah satu teleskop Keck yang baru untuk memerhatikan objek yang mungkin membantah teori Big Bang.

Pengarah Observatori Joe Miller cepat meletakkan anak muda di tempatnya: Anda hanya melihat Margaret Burbidge, Margaret Burbidge, dan anda akan tahu siapa dia, katanya. Jika Margaret Burbidge mahu setengah malam untuk membuat gambar-gambar Mars, saya akan memberikannya kepada sama ada kita fikir ia gila atau tidak, kita akan menunjukkan rasa hormat kepada salah seorang ahli astronomi terbesar abad ke-20.

Walaupun malam ternyata berawan dan dia tidak dapat menemui bukti untuk menyokong alternatif kepada Big Bang, episod pertengahan 1990-an ketika Burbidge sudah berusia 70-an tetapi salah satu daripada ramai dalam kerjaya yang merangkumi lebih daripada 60 tahun yang menyerlahkan keazaman untuk mendorong sempadan pengetahuan manusia.

Margaret dan Geoff bekerjasama dengan Willy Fowler (ketiga dari kiri) dan Fred Hoyle (kanan) untuk menulis salah satu kertas seminal di semua astrofizik. Mereka bukan sahaja bekerja bersama, tetapi juga bermain bersama - di sini mereka merayakan ulang tahun ke-60 Fowler pada bulan Julai 1971, mengagumi enjin kereta modelnya.
Sarjana dan Fellows dari Kolej St John / Cambridge / Donald Clayton

Born Eleanor Margaret Peachey di Davenport, UK, kepada ibu bapa ahli kimia, Burbidge menangkap bug astronomi awal. "Dia menjadi tertarik pada bintang apabila dia berusia tiga atau empat tahun, " jelas anak perempuannya, Sarah Burbidge. "Keluarganya mengambil feri malam menyeberang ke Perancis untuk bercuti, dan buat pertama kalinya bintang-bintang itu kelihatan jelas kepadanya, dan dia dilanggar."

Daya tarikan ini, digabungkan dengan bakat untuk matematik, berkembang ke titik di mana dia membaca buku ahli astronomi dan matematikawan Sir James Jeans, seorang saudara jauh di sebelah ibunya, pada usia 12 tahun. Dia melanjutkan pelajaran astronomi di Universiti Kolej London, menamatkan pengajian di musim panas tahun 1939 dengan majlis kecil kerana awan perang.

Dalam beberapa tahun yang akan datang, graduan baru membahagikan masa antara mengekalkan Observatorium Universiti London di Mill Hill dengan ketiadaan ramai saintis dan juruteknik yang disedut ke dalam usaha perang, membuat instrumen optik untuk angkatan tentera, dan kajian siswazah.

Untuk tesis PhDnya, dia menganalisis spektrum gamma Cassiopeiae yang berubah-ubah. Dia memerhatikan keadaan paling teruk, sering bersendirian pada waktu malam di ruang yang sempit di bawah kubah terbuka sejuk, kadang-kadang dengan bunyi bom terbang yang menakutkan meletus di sekelilingnya. Namun, dia tidak pernah mengadu, menawarkan tanda pertama tentang keazaman dan kehausan pengetahuan yang kemudiannya akan menentukannya: "Malam-malam itu, berdiri atau duduk di atas tangga di kubah refleks Wilson. . . memenuhi impian awal saya, "Burbidge kemudian teringat dalam sebuah memoir 1994.

Burbidge menjalankan penyelidikan PhDnya semasa Perang Dunia II tahun. Antara kewajipan perang, dia memerhatikan Gamma Cassiopeiae di Balai Cerap University of London di Mill Hill Park. Teleskop itu disumbangkan oleh JG Wilson, dan ia tidak akan dikelirukan dengan Balai Cerap Mount Wilson di California. Ketika mengamati pada malam 3 Ogos, Burbidge dua kali terganggu oleh bom yang meletup di dekatnya, tetapi tidak ada kejadian yang menggegarkannya, seperti yang jelas dari catatannya.
Balai Cerap Universiti Kolej London

Tahun-tahun yang segera selepas Perang Dunia II akan menjadi karir yang menentukan untuk ahli astronomi muda. Di samping memberi kelas tentang astronomi praktikal di atap pemerhatian - kepada pelajar yang termasuk sarjana bersemangat bernama Arthur C. Clarke - dia juga menghadiri kuliah pengajian di fizik. Di sana, dia segera memukulnya dengan "orang yang menarik" yang dipanggil Geoffrey (Geoff) Burbidge yang dia akan terus berkahwin hanya enam bulan kemudian.

Dari luar, pasangan itu membuat pasangan yang tidak mungkin. Geoff adalah seorang lelaki yang besar dengan watak yang tidak sopan dan tidak sabar, manakala Margaret begitu berdiam diri dan tenang sehingga Miller mendakwa, "Isteri saya selalu berkata 'Jika Ratu Elizabeth pernah memerlukan pendirian, Margaret boleh melakukannya.'"

Tetapi penampilan boleh menipu. Walaupun Geoff mempunyai pandangan saintifik yang kuat dan penasaran untuk hujah yang hangat, dia jujur, setia, dan menjalankan persahabatan dengan rakan sekerja yang dia tidak bersetuju, dan juga mempromosikannya. Dan bagi Margaret, "Itu adalah kepalan besi klasik di bawah sarung tangan beludru, " kata Miller. "Dia tahu apa yang dia tahu dan percaya dengan kuat, dan dia akan berpegang pada prinsipnya."

Kerjasama yang Buah-buahan

Malah, ia adalah keghairahan Margaret dan pengetahuan tentang astronomi dan spektroskopi - analisis cahaya bintang oleh gelombang panjang - yang mendorong Geoff untuk beralih dari fizik tidak lama selepas mereka berkahwin, memupuk kerjasama yang berjaya membawa kepada banyak pandangan baru ke dalam bintang-bintang kimia yang aneh. Dalam satu kajian, mereka melakukan analisa spektrum terperinci pertama Alpha 2 Canum Venaticorum, yang kini dianggap sebagai prototaip kelas bintang berubah-ubah yang mempunyai medan magnet yang kuat. Di antara hasil yang banyak di dalam kertas, yang diterbitkan pada tahun 1955, mereka juga menunjukkan bahawa bintang itu, secara purata, melimpah-limpah logam nadir bumi sekitar 800 kali dari Matahari. Penemuan ini menimbulkan minat terhadap fizik nuklear eksperimen yang dibezakan William (Willy) Fowler. Pada masa itu, Fowler telah menghabiskan masa setahun di Cambridge, UK, bekerja dengan Fred Hoyle. Pada tahun 1946 dan 1954, Hoyle menerbitkan kertas-kertas pertama di mana dia berteori bagaimana bintang-bintang mungkin menjalin hidrogen dan helium ke dalam unsur-unsur yang lebih berat yang terdapat di seluruh alam semesta, sebuah konsep yang kini dikenali sebagai nukleosintesis bintang. Ini bertentangan dengan tanggapan bahawa unsur-unsur semua berasal dari Big Bang.

Kertas semulajadi "B 2 FH" pada nukleosintesis cemerlang, yang diketuai oleh Margaret Burbidge, sering disebutkan bahawa para penulis disebut sebagai "B2FH." Di atas adalah gambarajah skematik proses nuklir oleh sintesis unsur-unsur di bintang-bintang tempat. Pasukan pelancongan ini adalah 108 halaman panjang.
EM Burbidge et al. / Ulasan Fizik Moden Vol. 29, No 4, P. 547 (1957) / American Physical Society

Melihat bagaimana penyelidikan dan kepakaran Burbidges dapat membantu membuktikan ide nukleosintesis bintang Hoyle, Fowler menjemput Geoff dan Margaret yang hamil untuk menyertai mereka di Cambridge. Mereka segera mengklik: "Anda tidak boleh bayangkan berapa banyak keseronokan yang mereka semua bekerjasama, " kata Sarah Burbidge. Tahun depan dan separuh adalah aktiviti yang sengit.

Walaupun Margaret setakat ini dalam kehamilannya, "Willy berkata dia bimbang dia akan 'pop', " kata Sarah, ia tidak menghalangnya daripada membuat pemerhatian utama yang membantu mengenal pasti semua proses dalam bintang yang membentuk unsur-unsur jadual berkala (kecuali yang paling ringan). Ini termasuk memperluaskan kerja awal Hoyle untuk menunjukkan bagaimana unsur-unsur sehingga menjadi zat besi boleh dicipta oleh peringkat penggalian nuklear berturut-turut apabila bintang berkembang. Mereka juga menerangi bagaimana penangkapan neutron yang cepat dan perlahan, proses r dan s, dapat menjelaskan unsur-unsur unsur yang lebih berat daripada besi.

Hasil daripada semua usaha ini adalah kertas 108 halaman yang ditulis oleh Margaret dan Geoff bersama dengan Fowler dan Hoyle, dan diterbitkan dalam Kajian Fizik Moden pada bulan Oktober 1957. Ia menunjukkan bagaimana unsur-unsur dibentuk pada pelbagai peringkat kitaran hayat yang cemerlang, dan mungkin yang paling penting bagaimana kebanyakan elemen yang membentuk segala sesuatu di sekeliling kita - dan diri kita - berasal dari bintang-bintang. "Kertas satu ini hanya meletakkan asas bagi apa yang sedang berlaku dari segi pembentukan unsur-unsur kimia, " merangkumi Miller.

"Sintesis Unsur-unsur dalam Bintang, " seperti yang diberi judul, dengan cepat mempopulerkan idea nukleosintesis cemerlang dalam komuniti saintifik. Artikel ini dirujuk secara kerap bahawa ia kemudiannya hanya dirujuk sebagai B2FH (selepas surat pertama setiap nama penulis) untuk pendek. Ia menjadi dan kekal sebagai sumbangan penting kepada astrofizik nuklear.

Namun kertas itu bukan tanpa kontroversi. Hoyle dan Geoff adalah penyokong utama Teori Negeri yang mantap alam semesta. Berbeza dengan teori Big Bang, di mana alam semesta yang dapat dilihat mempunyai permulaan yang pasti, konsep Negara Steady mengekalkan bahawa alam semesta mempunyai dan akan sentiasa wujud. Yang penting, ia mendakwa bahawa alam semesta boleh menjana perkara baru, yang ditunjukkan oleh B2FH. Walau bagaimanapun, kemenangan ini untuk komuniti Steady State tidak lama lagi akan ditenggelami oleh bukti tsunami yang memihak kepada gambar Big Bang, terutamanya penemuan cahaya terang yang datang dari segala arah. Tidak lama kemudian menjadi jelas bahawa cahaya ini adalah radiasi relik yang tersisa dari alam semesta awal sehingga hari ini kita tahu sebagai latar belakang gelombang mikro kosmik .

Dari sudut pandang sejarah, Hoyle dan Geoff tetap berpegang teguh pada kosmologi Steady State - lama selepas konsensus yang dianggap telah dibuktikan - agak membayangi cahaya yang kedua-duanya menerangi banyak misteri saintifik sepanjang karier mereka. Ingatan sumbangan Burbidge kepada astronomi, sebaliknya, masih tidak terkena oleh kontroversi.

Dengan cerdik, dia jarang menawarkan pendapatnya secara terbuka mengenai perkara-perkara teori, sama ada meninggalkan Geoff untuk melepaskannya atau, jika dia tidak hadir, dengan bijak menyumbang kepada perdebatan dengan memulakan hujahnya dengan: "Jika Geoff berada di sini, dia akan berkata. . . "Sarah merasakan sebabnya ini mudah: Dia tidak pernah menjadi ahli teori. "Saya tidak fikir Mum pernah bimbang tentang teori yang boleh diterajui oleh Fred, " katanya. "Ingatlah bahawa dia adalah seorang ahli astronomi pemerhatian, memberi tumpuan kepada pemerhatiannya dan mengurangkan spektrum."

Misteri Astronomi Baru

Foto overhead yang diambil sekitar tahun 1970 menunjukkan Burbidge duduk di "sangkar" teleskop 3 meter (120-inci) Shane di Observatorium Lick yang dimiliki dan dikendalikan oleh University of California. Pada masa kini, pemerhati mengendalikan teleskop dari bilik kawalan yang selesa, kadang-kadang batu dari kubah sebenar.
Sarah Burbidge

Setelah menggunakan kemahiran pemerhatian yang menggerunkan di B2FH, Burbidge memerlukan misteri saintifik baru untuk mendapatkan giginya. Selepas 10 tahun bekerja dengan Geoff mengukur putaran bintang dan gas dalam galaksi cakera dan mengkaji galaksi aneh dan kelompok galaksi, akhirnya dia dapati ia dalam objek yang baru ditemui yang membingungkan yang kini kita panggil quasars atau, kerana ia dinamakan pada masa itu, objek kuasi-bintang.

Quasar yang dikenal pasti pertama yang diperhatikan dan dikenal pasti seperti itu, 3C 273, menyebabkan kekecohan besar dalam komuniti astronomi pada tahun 1963. Tanpa sebarang fizik baru, ia bersinar 40 kali lebih terang daripada galaksi yang paling terang. Selain itu ia mempunyai peralihan merah yang bermaksud cahayanya beralih ke arah hujung merah spektrum kerana gerakannya dari penonton yang meletakkannya jauh di luar galaksi kita sendiri, sekitar 2.5 bilion tahun cahaya jauh.

Dengan hanya beberapa teleskop di seluruh dunia yang dapat memperoleh spektrum kuarsa, Burbidge diletakkan dengan ideal untuk menyertai perlumbaan untuk mencari lebih banyak quasar dengan redshifts yang lebih besar, memberikan akses kepada teleskop Shane 3-meter (120-inci) di Lick Observatory . Ini dia dengan reputasi sebagai pemandu yang agak menggerunkan, dia agak harganya cepat ke pemerhatian di Jaguar mereka. Beliau menemui puluhan contoh, termasuk OQ 172 pada pergeseran merah 3.53 pada tahun 1973, sebuah quasar yang kekal paling jauh diketahui selama hampir sedekad.

Walaupun menarik, quasar memberikan masalah kepada Hoyle, Geoff, dan sekumpulan penyokong alam semesta mereka. Kecuali sesetengah fizik baru yang unik untuk quasar akan dikumpulkan atau pemerhatian quasars blueshifted dibuat, pergeseran ini adalah kosmologi, menunjukkan bahawa alam semesta berkembang di mana-mana dan pengembangan ini harus datang dari Big Bang. Memandangkan jelas bahawa tidak satu pun dari ini akan datang, pemerhatian Burbidge quasar ternyata menjadi kuku lain di keranda alam semesta Negeri yang mantap. Walau bagaimanapun, Burbidge sendiri tidak pernah melihatnya dengan cara demikian, menjaga minda terbuka sentiasa

Margaret masih memiliki 1961 Jaguar Mark II, yang ditunjukkan di sini di belakang Burbidges. Walaupun dia tidak memandu lagi, dia suka dipandu oleh Sarah dan cucunya, Connor.
Sarah Burbidge

Tahun-tahun kebelakangan ini kerjaya saintifik Burbidge telah dibelanjakan untuk meneliti spektrum galaksi, menentukan galaksi galaksi, massa, dan komposisi kimia, dan sememangnya menyiasat kuarsa. Dia juga memainkan peranan penting dalam memindahkan spektroskopi pemerhatian ke langit, membantu membangunkan Spektrograph Object Faintrograph (FOS) di atas Teleskop Angkasa Hubble. FOS adalah salah satu instrumen Hubble yang asal, yang direka untuk mengesan keadaan fizikal dan komposisi kimia objek yang sangat lemah seperti quasars. Sumbangan saintifik utama terakhirnya ialah mengetuai pasukan analisis data FOS. Di antara penemuan lain, pasukan ini menyediakan bukti untuk kehadiran lubang hitam besar di pusat galaksi elips M87 yang berdekatan (lihat halaman 10 untuk lebih lanjut mengenai M87).

Sebagai Hubble FOS telah menghasilkan pandangan astronomi baru pada tahun 1995, Fowler meninggal dunia. Hoyle diikuti pada tahun 2001, dengan Geoff sedih melepaskan diri pada tahun 2010 pada usia 84 tahun. Akibatnya, selama hampir sedekad Margaret kekal sebagai ahli tunggal B2FH. Pada malam ulang tahun ke-100nya, ia adalah masa yang baik untuk merenung dan memuji apa yang dia dan ahli-ahli B2FH yang lain mencapai, serta semua kejayaan yang dia dapat dengan tepat menuntut adalah dirinya sendiri.

Anda telah membuat saya melihat ke belakang selama 100 tahun - bermula dengan pengamatan dari teleskop kecil itu di Mill Hill pada tahun 1940-an hingga ke arah pembangunan Spectrograph Object Faint pada Teleskop Angkasa Hubble - dan itu benar-benar agak luar biasa, "mencerminkan Sarah. "Dia hanya mahu menjadi sangat baik dalam karyanya sebagai ahli astronomi pemerhatian, dan saya akan mengatakan dia mungkin yang terbaik dari generasi beliau."


Memerhati Lebih Halangan

Dalam cara yang paling tenang dan tidak terkawal, Burbidge mengendalikan banyak detik diskriminasi yang ditemui semasa kerjayanya mengilhami ahli astronomi wanita lain untuk mengejar dan mencapai cita-cita mereka sendiri.

1945
Dengan berakhirnya Perang Dunia II, Burbidge melihat peluang untuk mendapatkan "akses ke teleskop yang lebih besar, instrumen yang lebih baik dan langit yang lebih jelas" di Amerika Syarikat melalui iklan untuk Carnegie Fellowship di Mount Wilson Observatory. Bagaimanapun, harapannya segera dimusnahkan apabila permohonannya ditolak - hanya kerana jantinanya. "Satu prinsip operasi dalam hidup saya telah diaktifkan, " katanya dalam memoir 1994 beliau. "Jika kecewa dalam usaha seseorang oleh dinding batu. . . seseorang mesti mencari jalan. "Sepuluh tahun kemudian, Geoff mengemukakan permohonan lain, yang diterima. Pasangan itu tinggal di pondok musim panas yang berasingan di atas gunung dari asrama lelaki eksklusif, dan Margaret secara rasmi hanya ada sebagai pembantu Geoff. Pada hakikatnya, Geoff menjalankan kerja bilik gelap dan cerut salai, sementara Margaret akhirnya dapat melihat langit dari Gunung Wilson.

1971
Anugerah Annie Jump Cannon adalah hadiah tertua Persatuan Astronomi Amerika (AAS) dan satu-satunya yang eksklusif untuk wanita. Ia telah dianugerahkan kepada pencahayaan seperti Cecilia Payne-Gaposchkin dan Helen Sawyer Hogg, jadi ia tidak menghairankan apabila AAS mahu mengurniakan Burbidge dengan penghargaan. Apa yang mengejutkan, sebaliknya, adalah surat penolakan Burbidge menulis sebagai tindak balas. Di dalamnya, dia berkata "adalah masa yang tinggi bahawa diskriminasi yang memihak kepada, serta menentang, wanita dalam kehidupan profesional dikeluarkan, dan hadiah yang terhad kepada wanita berada dalam kategori ini." Penolakannya menyebabkan penciptaan kerja pertama kumpulan tentang status wanita dalam astronomi, dan meningkatkan kesadaran tentang diskriminasi terhadap wanita dan kumpulan minoritas lain dalam astronomi.

1972
Hanya setahun kemudian, Burbidge menjadi ahli astronomi wanita pertama yang menjadi ahli Akademi Sains Kebangsaan, dan pengarah wanita pertama Royal Greenwich Observatory - tetapi tidak dipilih Astronomer Royal, masa pertama dan satu-satunya dalam sejarah organisasi ini berlaku. Sebaliknya, Martin Ryle diberikan kedudukannya. Sama ada ini adalah diskriminasi jantina yang tulen atau gejala pengejaran politik dalam komuniti astronomi British masih tidak jelas. Apa yang jelas ialah Burbidge tidak mahu terlibat dalam kekacauan dalam astronomi British pada masa itu, dan dia melepaskan peletakan jawatannya hanya setahun dan setengah kemudian.

1976
Walaupun, atau mungkin kerana, Annie Jump Cannon Penolakan Anugerah, Burbidge dipilih sebagai presiden wanita pertama AAS. Pada masa itu, Pindaan Hak Sama Sama AS - menjamin hak yang sama untuk semua warganegara Amerika tanpa mengira jantina - telah disahkan oleh semua kecuali empat negeri yang diperlukan. (A 35 negeri, Indiana, yang disahkan pada Januari pada tahun berikutnya.) Burbidge mengemukakan keanggotaan idea untuk melarang mesyuarat tahunan AAS daripada diadakan di tiga negeri yang berbeza. Beliau menerima respon yang sangat terpolarisasi, tetapi ia sempit berlalu, menawarkan isyarat sokongan daripada AAS untuk wanita dalam sains.

1983
B2FH adalah kertas transformatif yang patut mendapat penghargaan tertinggi. Dan pada tahun 1983 ini telah diiktiraf apabila Fowler dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik. Namun, Fowler terkejut dengan pengabaian rakan-rakannya. Hoyle boleh ditinggalkan kerana pelbagai sebab: pendiriannya terhadap teori Big Bang, pelbagai idea aneh yang dikemukakan di kemudian hari, atau kritikan berat terhadap jawatankuasa pada tahun 1974 untuk memberi Antony Hewish dan gagal mengenali sumbangan Jocelyn Bell Burnell dalam menemui pulsar pertama. Pelbagai pengulas telah mengemukakan bahawa peninggalan Nobel Bell Burnell dan Burbidge adalah tetapi dua daripada banyak contoh seksisme dalam astronomi. Burbidge kekal tersusun berdasarkan subjek.


Artikel ini mula-mula muncul dalam edisi Sky & Telescope pada bulan Julai 2019 .