留下天文学丰碑的女性

1、留下天文学丰碑的女性留下天文学丰碑的女性天文学家们很早就用一串令人费解的字母、B、A、F、G、K、来为恒星分类。这些字母不仅没有按照字母表的顺序排列，而且字母表上的大局部字母都不在其列。尽管看起来这些字母排列很随意，但却是现代天文学里认识恒星的基矗最初的分类字母序列是按字母表顺序从A到P排列的，但是随着一局部字母被取消，或合并和重新排序，恒星分类法中的字母顺序变成了根据恒星的不同质量和温度，从质量最大、炽热呈白色的型恒星，一直到暗弱的红色型矮星。但是一个世纪前研究恒星的天文学家们，却并不真正理解恒星的物理性质。随着照相技术为天文学观测带来的变革，有三位出色的、却默默无闻的女性，拿着低廉的薪水，

2、基于恒星的不同光谱，对恒星进展了分类。由此，她们奠定了现代恒星天文学的基矗早期的分类法1814年，约瑟夫冯夫琅禾费把分光镜对准了太阳，想看看他在灯火中发现的亮堂橙色谱线是否也能在太阳光谱中看到。然而，他却看到了上百条暗线，它们使太阳光谱显得支离破碎。这些暗线的来源一直是个谜团，直到德国物理学家古斯塔夫基尔霍夫与德国化学家罗伯特本生德国化学家，元素铯和铷的发现者，本生灯以他命名。译者注合作给出了答案。他们认为这些暗线提醒了太阳大气中的元素构成，每种元素都会吸收阳光中的相应谱线，从而使光谱中的对应位置出现暗线。世界各地的天文学家们很快就把基尔霍夫的结论应用到了恒星上面。其中，最早从事这一工作、并且

3、最富热忱的是梵蒂冈天文台的PietrAngelSehi神父。他在梵蒂冈天文台的一架9英寸约22.86厘米赤道仪式望远镜的物镜上安装了一块大型玻璃棱镜，并通过目镜进展观测。他本以为光谱的类型会像满天恒星一样数不胜数，结果却是，恒星的光辉呈现为几种根本的光谱类型。到1877年，Sehi已经仔细研究了约4000颗恒星的光谱，并且精心地亲手绘制了其中的一局部。最终，他把这些恒星分成了5种类型。像织女星和天狼星这样的蓝白色恒星构成了I型，这类恒星的光谱中只有几条较宽的暗线，Sehi知道它们是由于氢元素的吸收而产生的；II型是黄色的恒星，包括五车二御夫座和太阳，在它们的光谱中有许多细线；III型和IV型包

4、含了红色恒星，谱线的宽窄程度决定了它们是前者还是后者。Sehi还增加了V型，用以解释光谱中有亮线而不是暗线的那类恒星。Sehi的工作很快就得到了广泛应用，但他并不是唯一尝试进展恒星分类的人。美国的LeisRutherfrd、英国的Huggins夫妇illiaHuggins和argaretHuggins，以及意大利的GivanniBattistaDnati都各自采用了不同的设备和观测技术，对恒星进展研究和分类。最初的恒星光谱研究局限于肉眼观测，因此，想要对于他们各自的独立工作进展比拟虽然不是不可能，但却非常困难。在这个时候，天体摄影术，还有一位富有的纽约人，开场登上恒星物理的历史舞台。Drape

5、r纪念基金第一个为恒星光谱中的暗线进展摄影的人是HenryDraper，无论在名义上，还是在事实上，他在美国都是将天文装备与摄影器材相结合的顶尖高手。1872年8月8日，他使用自己设计和制作的28英寸约71厘米卡塞格林望远镜拍摄了织女星光谱，照片显示出了4条明显的氢线。在接下来的4年里，没有其别人可以拍出可与之媲美的照片，而在此期间，Draper又为另外几十颗恒星拍摄了光谱。1882年，他辞去了纽约大学的教授职位，把自己的全部精力都投入到了拍摄恒星光谱和为恒星分类上。但同年年底，由于突然感染肺部疾病，年仅45岁的Draper分开了人世，他的美妙梦想也随之戛然而止，只留下了他的遗孀AnnaPal

6、erDraper继续着他未竟的事业。AnnaDraper曾经与她的丈夫并肩工作，一起记录观测结果、制备化学试剂、准备照相用的感光片。甚至28英寸约71厘米望远镜的镜面玻璃都是他俩在一次购物旅行中一起选购的，那是他们的蜜月旅行。如今，虽然Draper去世了，但Anna打算新建一个机构，专门积累和研究恒星光谱。这时候，他们夫妇的密友、哈佛大学天文台的台长EdardPikering表示，假如她在哈佛大学建立一个实验室，那么这项工作马上就可以开场。本文由论文联盟搜集整理1886年2月14日，AnnaDraper创立了HenryDraper纪念基金，以纪念她的丈夫。这项基金为哈佛大学天文台在长达半个世纪

7、内居于世界领先地位提供了很大帮助，而最终的成果，就是至今仍在使用的几种大型恒星光谱编目。在这一工作的初始阶段，需要设计一种更好的恒星分类方法。从A到Q正如那个时代通常的情况，哈佛大学天文台内的工作分工有着明显的性别色彩。有大约六名男性从事需要体力的工作，如操作望远镜、拍摄照片等，而女性的人数那时与男性人数大致相当，但她们是在白天工作，任务是检索照片并将所见的内容编目成册。实际上，在Draper基金建立之前，EdardPikering就已经在从事恒星摄影工作，而一位名叫illiainaFleing的女同事那么以检查玻璃底片时目光敏锐而出名。Fleing最初只是Pikering台长家的女仆，但后来

8、Pikering注意到她的思维非常敏捷，于是便在1881年雇佣她为全职工作人员。当时Fleing只有24岁，她的工作是抄录和常规计算。不久之后，Pikering又让她负责恒星光谱的分类工作。Draper星表中的光谱根本上是按照Sehi的方法拍摄的。在一台折射望远镜的物镜上安装了一块玻璃棱镜称为物端棱镜译者注，可以将视场中所有恒星的光谱都记录在一张底片上。每张底片的尺寸是8英寸10英寸约20厘米25厘米，可以覆盖比北斗七星的斗身局部大一倍的天区。5分钟的曝光就可以显示出上百颗恒星的光谱。一开场，Fleing想运用Sehi的五类恒星法，但她发现自己比Sehi看到了更多的细节。她使用和Sehi一样的

9、顺序，即蓝白色恒星、黄色恒星和红色恒星，但她把Sehi的5种类型进一步细分为13类，并用大写字母依序表示。字母A、B、和D用于描绘Sehi的I型，E到L对应于II型，对应于III型，N对应于IV型，而那么对应于V型。她删去了字母J，因为在德文出版物中，J和I很难区分。Fleing同样也增加了一些额外类型：用P表示行星状星云，Q表示没有包含在上述任何一个类型中的其它恒星。经过了多年的努力，Fleing检查了633张底片上的10351颗恒星的28266个光谱。哈佛天文台于1890年公布了首份恒星摄影光谱目录。然而在这部著作出版前，另一份目录也已经在准备之中了。A前面的B在Fleing研究的玻璃底片

10、上，光谱的大小为1/2英寸1.27厘米长，1/32英寸0.08厘米宽。她通过放大镜把光谱放大5倍，这样就看到了肉眼看不到的更多谱线。此外，高色散条件下的光谱也会出现额外的谱线。不久，安装在望远镜上的棱镜增加到了4块，通过它们拍摄了一些新底片。每增加一块棱镜，每个单颗恒星的光谱都会展宽很多，从而产生更长、更明晰的亮星光谱。最终的图像记录下了数量惊人的细节。在最早的织女星照片中，HenryDraper只发现了4条暗线，而如今那么发现了百余条暗线。第二套高色散恒星光谱的照相底片经过整理后，Pikering又雇佣了另外一位女性对它们进展研究。Antniaaury是已故的HenryDraper的侄女，曾

11、在纽约州Pughkeepsie市的Vassar学院师从当时美国最著名的女科学家ariaithell学习天文学，这时刚刚毕业。aury向哈佛天文台申请工作职位，而Pikering最初并不是很愿意聘用她，他回信说这项在天文台由女性从事的工作非常机械乏味，对于一位大学毕业生来说，实在是屈才了。但aury坚持申请，并且非常渴望得到这个时机这在19世纪末的天文学界，是女性可以得到的为数不多的工作之一。1888年，Pikering聘用了aury，而aury几乎马上就做出了重要奉献。在Pikering的指导下，Fleing遵循一种实证研究法为恒星分类，即考虑恒星光谱中某些特殊谱线的存在或缺失，如氢线。但她无

12、视了光谱可能会提醒恒星的物理性质。aury不太赞同这种方法。她更加关注恒星光谱的意义，而且她特别想知道猎户线的重要意义。在Fleing的分类法中，A型恒星的光谱中只有氢的吸收线，而B型恒星的光谱中那么有明显的猎户线。所谓猎户线，是由于在猎户座附近的许多恒星中都发现了这组吸收线而得名，它们后来被证实为氦线。aury检查了底片，这些底片上的光谱线数量比Fleing所研究的底片多了许多，所以aury可以看出被Fleing归入同一类的恒星之间的细微差异。aury用显微镜代替了玻璃放大镜，发现猎户线强度的降低总是伴随着氢线强度的逐渐增加。理顺这种变化关系的唯一方法，就是在Fleing的原始分类序列中，将

13、B型恒星挪到A型恒星之前。aury于1897年公布了她的恒星光谱目录，介绍了一种包含22种恒星类型的新式分类法，比Fleing使用的分类法还多6种类型。这个分类法的次序用罗马数字I到XXII表示，与Fleing的字母序列根本对应，只是A型与B型的位置颠倒了。aury还将每个类型细分为3种亚型，用a、b、分别表示有中等、宽线和窄线的光谱。Pikering认为，采用亚型并不很必要，但aury始终坚持己见，认为这代表了恒星的根本特征。最后，事实证明她是对的。几年后，丹麦天文学家埃希纳赫茨普龙EjnarHertzsprung，赫罗图的发现者之一发现aury的亚型可以将普通的红色恒星与高光度红巨星分开。

14、他将这一发现归功于aury在恒星光谱分类方面独具慧眼，他说，假如忽略了亚型，就好比将鲸鱼归类为鱼一样。很明显，aury领先于她的时代，但她对于自己在哈佛天文台所扮演的角色，以及天文台是否应涉足恒星光谱的物理解释上与Pikering有不同意见。1891年，aury分开了哈佛天文台，随后做了几年老师，期间还不定期地偶然回到恒星光谱分类的工作上来。她和Pikering于1897年共同公布了恒星光谱目录，而当时型恒星的重要性正日渐显露。尽管aury将型恒星归入了最后一类，即XXII类，但她认为这类恒星可能将对理解整个恒星分类序列发挥重要作用。B前面的Pikering对1890年光谱目录中的恒星进展了统

15、计学研究，他发现99.3%的恒星都属于6种类型，即A、B、F、G、K和型。所以，当Fleing准备制作另一份关于星团如昴星团中恒星的光谱目录时，她和Pikering决定去掉原来恒星分类中的大局部类型。许多类型都是错误的或多余的。有着所谓双氢线的型恒星，在高色散条件和更好的摄影底片中，它们的双氢线都消失了，因此类被取消了。H、I、K型恒星的光谱都极其相似，所以都合并到K型中去了。而E、G型恒星那么是非常相似的2个类型，Pikering曾写道：它们的区别很可能只在于摄影照片的曝光程度不同，而并非恒星本身。但这种新的分类法仍然漏掉了神秘的型恒星，它们同时拥有暗线和亮线。Pikering曾一度将型恒星

16、归入P型行星状星云，因为这两种类型的光谱中都有亮线。但在Pikering聘用了另一位女性研究恒星光谱后，型恒星很快又回来了。当AnnieJupannn毕业于马萨诸塞州的ellesley女子文理学院时，是班级的演讲辞别致辞的学生。她的导师Sarahhiting是当时美国为数不多的女物理学家之一，同时也是Pikering的好朋友。annn从小就对天文学有浓重兴趣，因此在1896年参加哈佛天文台之前，她以特别进修生的身份进入马萨诸塞州剑桥的拉德克利夫女子文理学院，专门学习天文学。有一套新底片在等待annn检查。在剑桥拍摄了可见恒星的光谱之后，Pikering派遣工作人员，带着望远镜和各种设备奔赴南美

17、和南非，去拍摄南天恒星的光谱底片。在1890年目录中的超过10000颗恒星中，只有1颗被确认为型星；aury也只新公布了3颗型星。但是annn在南天恒星中却发现了许多颗。Pikering也在研究玻璃底片，他注意到南天的型恒星船尾座的光谱中有2条亮线和一些暗线。而暗线的形式让他想起了著名的巴尔末线系，这是由氢吸收产生的，但船尾座的暗线却位于一些不同波段。几年后在实验室里证明，所谓Pikering线系实际上是由一次电离的氦吸收产生的。但在人们认识到这一点之前很久，annn就意识到这些谱线将会导致把型恒星放置在光谱序列最前端。annn所检查的是最高质量的摄影底片，所以她可以看到Fleing或是aur

18、y无法看到的谱线图案。此外，她还有许多亮堂恒星的光谱可供研究。综合以上原因，annn比aury分辨出了更多的亚型，这促使她把09这一串数字加到了字母类型后面，以表示这些亚型；此外，她还发现了更多的过渡型恒星。特别值得关注的是5等亮星大犬座29。annn在它的光谱中识别出了Pikering线系，这决定了它被归入型星，此外还有通常与B型恒星相联络的强猎户线。在1915年的?HenryDraper纪念基金会?中，annn写道：字母的顺序又一次必须打破了，因为在恒星序列中，型被放在了B型的前面。BAFGK在1901年，也就是annn发表她的第一份恒星光谱目录的时候，天文学家们使用的恒星分类法有20多种

19、。大多数分类法实际上都是对以往分类法的修订和改进，包括对哈佛分类法的开展，但这么多的分类法导致了恒星分类的混乱。例如，南河三小犬座在Sehi分类法中是II型，在Fleing分类法中是F型，在aury分类法中属于XIIa型，而在annn分类法中那么又是F5型。而其他的天文学家，又会使用自己的恒星分类法，把它列为Ia3型，或是III型，又或是用它命名一个南河三型。很显然，应该选择一种统一的分类法，但哪一种适宜呢？欧洲的天文学家们对哈佛分类法格外诟病，认为其中的恒星类型过多。德国波茨坦天文台台长JuliusShEiner评价哈佛分类法时，认为它是最可怕的混乱。他想知道，随着获得更优质的恒星光谱，天文

20、学家们是否可以将每一颗恒星归入一个自然的序列。但是相对于其它天文台，哈佛无疑拥有优势。在20世纪初，哈佛天文台的女性至少对30000颗恒星进展了分类，5倍于使用所有其它分类法归类的恒星总数。1910年9月，在加州帕萨迪娜市举办的一次国际天文学家大会上，Pikering主持了一场午后交流会，大家就恒星的分类问题进展了讨论。在83位出席人员中，有46人包括Fleing来自美国的研究机构，9人来自法国和德国，8人来自英国。在会上，annn的恒星分类法几乎没有受到反对，Pikering对此非常欣慰。这场交流会给予了我渴望得到的强烈认可，他后来在日记中这样写道。但一些显要人物没有出席这场交流会，所以一份调查问卷被散发出去，以征求更广泛的意见。在收回的来自