Associazione AstronomiAmo - Biografia di Henrietta Swan Leavitt
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Henrietta Swan Leavitt

Henrietta Leavitt
Henrietta Leavitt, uno dei "computer" di Pickering

Henrietta Swan Leavitt nacque 4 luglio 1868 a Lancaster. Fu una astronoma americana, scoprì la relazione tra la luminosità e il periodo delle stelle variabili Cefeidi. Diplomata al Radcliffe College, iniziò a lavorare all'Osservatorio dello Harvard College come operatrice nel 1893, esaminando lastre fotografiche per misurare e catalogare la luminosità delle stelle. Sebbene abbia ricevuto pochi riconoscimenti durante la sua vita, è stata la sua scoperta che per la prima volta permise agli astronomi, in seguito, di misurare la distanza tra la Terra e le galassie lontane.

Dopo la morte della Leavitt, Edwin Hubble usò la relazione periodo-luminosità per le Cefeidi, insieme con i cambiamenti spettrali misurati in precedenza dal collega astronomo Vesto Slipher presso l'Osservatorio di Lowell, per capire come l'universo si sta espandendo.

Henrietta Swan Leavitt è nata a Lancaster, nel Massachusetts, figlia del ministro della congregazione George Roswell Leavitt e di sua moglie Henrietta Swan Kendrick. Era una discendente del diacono John Leavitt, un sarto inglese puritano, il quale si stabilì nella colonia della Baia del Massachusetts all'inizio del diciassettesimo secolo. Ha frequentato l'Oberlin College e nel 1892 si è laureata al Radcliffe College; ha poi frequentato la "Society for the Collegiate Instruction of Women", con una seconda laurea. In possesso di un ampio curriculum, tra cui il greco classico, le belle arti, la filosofia, la geometria analitica e il calcolo. Fu solo al suo quarto anno di college che la Leavitt fece un corso di astronomia, in cui ottenne un voto altissimo. Poi viaggiò in America e in Europa, durante la quale perse l'udito.

La carriera

Nel 1892, si laureò al Radcliffe College dell'Università di Harvard, che poi divenne la Società per l'istruzione collegiata delle donne. Nel 1893, ottenne crediti per una laurea in astronomia per il lavoro completato all'Osservatorio di Harvard College. Fu all'Harvard College Observatory che la Leavitt iniziò a lavorare come uno dei "computer" umani femminili assunti da Edward Charles Pickering per misurare e catalogare la luminosità delle stelle mentre apparivano nella collezione di lastre fotografiche dell'osservatorio (all'inizio del 1900, alle donne non era permesso di utilizzare i telescopi.) Poiché la Leavitt aveva mezzi indipendenti, Pickering inizialmente non doveva pagarla. Secondo quanto riferito, "lavorava sodo, con una mente seria ..., un po 'dedito ad attività frivole e devotamente disinteressato alla sua famiglia, alla sua chiesa e alla sua carriera". Pickering assegnò alla Leavitt lo studio delle "stelle variabili", la cui luminosità varia nel tempo. Secondo lo scrittore di scienze Jeremy Bernstein, "le stelle variabili erano state di interesse per anni, ma quando studiava quelle tavole, dubito che Pickering pensasse che avrebbe fatto una scoperta significativa, una che avrebbe cambiato l'astronomia".

Leavitt notò migliaia di stelle variabili in immagini delle Nubi di Magellano. Nel 1908 pubblicò i suoi risultati negli Annali dell'Osservatorio Astronomico dell'Harvard College, notando che alcune delle variabili mostravano uno schema: quelli più brillanti sembravano avere periodi più lunghi. Leavitt ipotizzò, semplificando, che tutte le Cefeidi all'interno di ciascuna Nube di Magellano si trovassero approssimativamente alla stessa distanza dalla Terra, in modo che la loro luminosità intrinseca potesse essere dedotta dalla loro luminosità apparente (misurata dalle lastre fotografiche) e dalla distanza a ciascuna delle nubi. "Poiché le variabili sono probabilmente quasi alla stessa distanza dalla Terra, i loro periodi sono apparentemente associati alla loro effettiva emissione di luce, determinata dalla loro massa, densità e luminosità superficiale."

La variabilità nel tempo di una Cefeide. Crediti HST/ESA/NASA
La variabilità nel tempo di una Cefeide. Crediti HST/ESA/NASA

Pickering la assegnò allo studio di stelle variabili delle piccole e grandi nubi di Magellano registrate su lastre fotografiche scattate con l'Astrografo Bruce della Boyden Station dell'Harvard Observatory di Arequipa, in Perù. Identificò 1777 stelle variabili e scoprì come quelle più luminose avessero il periodo più ampio, una scoperta conosciuta come "relazione periodo-luminosità" o "legge di Leavitt": il logaritmo del periodo è linearmente e direttamente correlato al logaritmo della media della stella luminosità ottica intrinseca (che è la quantità di potenza irradiata dalla stella nello spettro visibile). Nelle parole di Leavitt:

"Una linea retta può essere facilmente tracciata tra ciascuna delle due serie di punti corrispondenti ai massimi e ai minimi, mostrando così che esiste una semplice relazione tra la luminosità delle variabili Cefeidi e i loro periodi." H. Leavitt

Leavitt sviluppò anche, e continuò a perfezionare, lo standard di Harvard per le misure fotografiche, una scala logaritmica che ordina stelle per luminosità su 17 magnitudini. Inizialmente analizzò 299 lastre da 13 telescopi per costruire la sua scala, che fu accettata dal Comitato Internazionale di Magnitudini Fotografiche nel 1913.

Periodo proficuo

La relazione periodo-luminosità per le Cefeidi ha rappresentato la prima "relazione standard" in astronomia, consentendo agli scienziati di calcolare le distanze tra galassie troppo remote per le osservazioni di parallasse stellari. Un anno dopo che la Leavitt riferì i suoi risultati, Ejnar Hertzsprung determinò la distanza di diverse Cefeidi nella Via Lattea e, con questa calibrazione, la distanza da ogni Cefeide poteva essere determinata con precisione. Cefeidi furono presto scoperti in altre galassie, come Andromeda (in particolare da Edwin Hubble nel 1923-24), e divennero una parte importante dell'evidenza che le "nebulose a spirale" sono galassie indipendenti situate molto al di fuori della nostra Via Lattea. Quindi, la scoperta di Leavitt cambierebbe per sempre la nostra immagine dell'universo, poiché spinse Harlow Shapley a spostare il nostro Sole dal centro della galassia nel "Grande Dibattito" e Edwin Hubble a spostare la nostra galassia dal centro dell'universo. Le realizzazioni di Edwin Hubble, l'astronomo americano che ha stabilito che l'universo si sta espandendo, sono state rese possibili anche dalla ricerca pionieristica di Leavitt.

Hubble sosteneva spesso che Leavitt meritasse il premio Nobel per il suo lavoro. Gösta Mittag-Leffler dell'Accademia delle Scienze svedese cercò di nominarla per quel premio nel 1924, solo per sapere che era morta di cancro tre anni prima. La scoperta di un modo per misurare accuratamente le distanze su una scala intergalattica, aprì la strada alla comprensione dell'astronomia moderna della struttura e della scala dell'universo. Leavitt lavorava sporadicamente durante il suo periodo ad Harvard, spesso messa da parte da problemi di salute e obblighi familiari. Una malattia contratta dopo la sua laurea al Radcliffe College la rese sempre più sorda. Nel 1921, quando Harlow Shapley prese il posto di direttore dell'osservatorio,  la Leavitt fu nominata capo della fotometria stellare. Alla fine di quell'anno non superò il cancro e fu sepolta nel complesso della famiglia Leavitt al Cambridge Cemetery di Cambridge, nel Massachusetts.

"Seduto in cima a una dolce collina", scrive George Johnson nella sua biografia della Leavitt, "il luogo è contrassegnato da un alto monumento esagonale, in cima al quale si trova un globo cullato su un piedistallo di marmo drappeggiato."

Suo zio Erasmus Darwin Leavitt e anche la sua famiglia è sepolta lì, insieme ad altri Leavitts.

Una targa commemorativa di Henrietta e dei suoi due fratelli, Mira e Roswell, è montata su un lato del monumento. Nelle vicinanze ci sono le tombe di Henry e William James. Non c'è nessun epitaffio sulla tomba che memorizza i risultati di Henrietta Leavitt in astronomia. Leavitt era membro di Phi Beta Kappa, dell'Associazione americana delle donne universitarie, dell'American Astronomical and Astrophysical Society, dell'American Association for the Advancement of Science e membro onorario dell'American Association of Variable Star Observers. La sua morte prematura è stata vista come una tragedia dai suoi colleghi per ragioni che andavano oltre le sue conquiste scientifiche. In un necrologio, il suo collega, Solon I. Bailey, notò che "aveva la felice facoltà di apprezzare tutto ciò che era degno e amabile negli altri, ed era posseduto da una natura così piena di sole che, per lei, tutta la vita divenne bella e pieno di significato.".

Terminò la sua esistenza a Cambridge il 12 dicembre 1921.