Harvardské počítačky

Na prelome 19. a 20. storočia pôsobila na Harvardovom univerzitnom observatóriu skupina žien, ktoré významne rozšírili naše poznatky v astronómii a stáli pri vzniku modernej astrofyziky.

Harvardovo univerzitné observatórium okolo roku 1900, foto Detroit Publishing Co, P./Library of Congress

Devätnáste storočie prispelo ľudstvu viacerými objavmi a niektoré z nich posunuli vpred aj astronómiu. Boli nimi najmä objav spektroskopie Josephom Fraunhoferom a vynález fotografie. Práve fotografia umožnila spresniť astronomické pozorovania. Astronómovia tak už neboli odkázaní iba na svoj zrak. Za okulárom ďalekohľadu nemusel sedieť pozorovateľ, ale namiesto toho tam bola nainštalovaná fotografická platňa, na ktorú sa celý obraz zachytil a následne sa mohol analyzovať. Kombinácia spektroskopie a fotografie umožnila zachytávanie spektier hviezd.

Mapovanie hviezd

V druhej polovici 19. storočia vznikla na Harvardovom univerzitnom observatóriu v Spojených štátoch amerických iniciatíva katalogizovať vlastnosti a spektrá čo najväčšieho počtu hviezd. Túto myšlienku najprv presadzoval lekár a amatérsky astronóm Henry Draper. Ten však v roku 1882 zomrel a na jeho prácu nadviazala jeho manželka Mary Anna Palmer Draperová, ktorá založila podporný fond.

Harvardské počítačky pri práci vrátane Henrietty Swan Leavittovej (tretia sediaca zľava), Annie Jump Cannonovej, Williaminy Flemingovej (stojaca v strede) a Antonie Mauryovej, foto wikipédia/Harvard College Observatory, public domain

Veľmi rýchlo sa však ukázalo, že ide o náročnú úlohu. Bolo totiž potrebné katalogizovať obrovské množstvo hviezd. Vzhľadom na jasnosť hviezd, ktoré sa na observatóriu usilovali študovať, ich museli analyzovať rádovo státisíce. V súčasnej dobe počítačov sa to javí ako pomerne jednoduché, no nachádzame sa v období, v ktorom boli ešte hudbou budúcnosti. Fotografie a spektrá hviezd sa analyzovali ručne. Bolo tak nutné nájsť dostatočnú výpočtovú silu, teda akési ľudské počítače.
Blízkym priateľom rodiny Draperových bol aj astronóm Edward Charles Pickering, riaditeľ Harvardovho univerzitného observatória. Ten usúdil, že po vhodnom zaučení môžu na túto prácu zamestnať ženy. V roku 1887 založil netradičnú skupinu zloženú čisto zo žien, ktorá začala systematicky katalogizovať a analyzovať fotografické platne a spektrá hviezd vytvorené počas nocí ich mužskými kolegami. E. Ch. Pickering ako jednu z prvých členiek tejto skupiny zamestnal svoju slúžku Williaminu Flemingovú. Treba však poznamenať, že tieto ženy sa orientovali v prírodných vedách, matematike, fyzike aj astronómii. Išlo o mimoriadne inteligentné a vzdelané ženy, absolventky dievčenských škôl, ktoré, ako sa neskôr ukázalo, vedeli excelentne pracovať s astronomickými údajmi.

Priekopnícka práca astronómok

Williamina Flemingová, foto wikipédia/public domain

Výhodou zamestnávania žien bolo, že im mohli za rovnakú prácu platiť asi o polovicu menej ako mužom. V tých časoch dostávali 25 až 50 centov za hodinu, preto ich bolo možné najať viac. Práca, ktorú vykonávali, bola monotónna, no zároveň precízna. Ukázalo sa, že disponovali mimoriadnou trpezlivosťou, pracovitosťou a spoľahlivosťou, čo vyústilo do niekoľkých významných astronomických objavov.
Celkovo v skupine pracovalo približne 80 žien. Postupne si na Harvardovej univerzite aj v širších astronomických kruhoch získali trochu hanlivé pomenovanie Harvardské počítačky či Pickeringov hárem. Za svoju prácu spočiatku nedostávali uznanie a často bola prezentovaná ako výsledok ich mužských spolupracovníkov.
Vďaka práci astronómok v roku 1890 uzrelo svetlo sveta prvé vydanie katalógu hviezdnych spektier na počesť Henryho Drapera (Draper Catalogue of Stellar Spectra), ktorý v súčasnosti poznáme ako Henry Draper Catalogue. Vydanie obsahovalo vyše 10-tisíc klasifikovaných hviezd.
Svojou neúnavnou a doslova mravčou prácou si astronómky postupne vydobyli významné meno v astrofyzike a aj vďaka nim začali byť ženy vo vede postupne čoraz viac angažované a ich práca ohodnocovaná. Keby sme chceli podrobne rozobrať dosiahnuté výsledky tejto skupiny žien, vyšlo by to zrejme na celú knihu. Predstavme si však aspoň v skratke niektoré z astronómok a ich kľúčové objavy.

Mauryovej mesačný kráter, ilustrácia wikipédia/NASA/LRO_LROC_TEAM, public domain

Williamina Flemingová (1857 – 1911)

Celým menom Williamina Paton Stevens Flemingová bola pôvodne slúžka E. Ch. Pickeringa. Narodila sa v roku 1857 v meste Dundee v Škótsku, odkiaľ emigrovala do USA. Po zapojení sa do skupiny sa významne podieľala na zostavení Henry Draper Catalogue.
Počas svojho pôsobenia v nej sa zaslúžila aj o viacero objavov. Pri analyzovaní fotografií a záznamov objavila celkovo 59 plynných hmlovín, viac ako 300 premenných hviezd a 10 nov. Objavila hmlovinu Konská hlava nachádzajúcu sa v súhvezdí Orión a prisudzuje sa jej aj objav prvého bieleho trpaslíka. V roku 1898 bola ako prvá žena vymenovaná za kurátorku archívu astronomických fotografií na Harvarde. Na jej počesť po nej Medzinárodná astronomická únia pomenovala asteroid 5747 Williamina. Okrem toho nesie po nej a po Alexandrovi Flemingovi meno kráter na Mesiaci.

Antonia Mauryová (1866 – 1952)

Henrietta Leavittová, foto wikipédia/public domain

Antonia Caetana de Paiva Pereira Mauryová sa narodila v roku 1866 v New Yorku a pochádzala z úspešnej vedeckej rodiny. Jej strýko bol Henry Draper, takže k astronómii mala prirodzene veľmi blízko. Bola jednou z prvých, ktoré sa pridali k Harvardským počítačkám. Ako prvej sa jej podarilo vyrátať orbitu novoobjaveného spektroskopického binárneho systému. Ide o systém Zeta Ursae Majoris známy aj ako Mizar v súhvezdí Veľká medvedica.
Štúdiom hviezd sa ukázalo, že v našej Galaxii sú hviezdy tvoriace dvoj- a viachviezdne systémy pomerne bežné. Už keď sa presunieme k najbližšej hviezde (s výnimkou Slnka) Proxima Centauri, tak tá je súčasťou trojhviezdneho systému tvoreného Alfou Centauri A, Alfou Centauri B a samotnou Proximou Centauri. V niektorých prípadoch môžeme jednotlivé zložky rozoznať vizuálne. Spektroskopické dvojhviezdy sú typom hviezd, pri ktorom to možné nie je. Skutočnosť, že systém sa skladá z viacerých hviezd, sa však prejaví na pozorovanom spektre takéhoto systému.
A. Mauryová tiež prispela k vytvoreniu Henry Draper Catalogue. V roku 1897 publikovala významný katalóg obsahujúci jej štúdium 4 800 fotografií. Išlo o prvú publikáciu vydanú observatóriom, ktorá mala v názve uvedené ženské meno.
Za svoje objavy dostala niekoľko ocenení. Pomenovali po nej kráter na Mesiaci a niekoľko menších kráterov v jeho okolí, ktoré sú spoločne pomenované aj po jej bratrancovi Matthewovi Fontainovi Maurym. V roku 1943 jej udelili Cenu Annie Jump Cannovej za astronómiu, ocenenie založené ďalšou členkou skupiny.

Henrietta Leavittová (1868 – 1921)

Henrietta Swan Leavittová sa narodila v roku 1868 v Lancasteri v USA. Pre chorobu takmer úplne prišla o sluch. Známy a významný je predovšetkým jej objav cefeíd, premenných hviezd, ktoré patria medzi tzv. štandardné sviečky.

Harvardská klasifikácia rozdeľuje hviezdy do siedmich spektrálnych tried od O po M. O, modrobiele hviezdy sú najhorúcejšie; M, oranžovočervené, sú najchladnejšie. Slnko patrí do triedy G, ilustrácia wikipédia/Omnidoom 999, CC BY-SA 3.0.

V astronómii sa za jednu z najdôležitejších informácií o akomkoľvek nebeskom objekte považuje jeho vzdialenosť od pozorovateľa. Zistiť ju je, nanešťastie, problematické, keďže sa celá obloha premieta akoby na pomyselnú sféru. Pre pomerne blízke hviezdy sa používa metóda paralaxy. Tá súvisí s jednoduchou geometriou, keď sa mení miesto pozorovania objektu alebo objekt pozorujeme súčasne z viacerých miest. Používajú ju aj najmodernejšie astrometrické družice, predovšetkým družica Gaia. Rovnakú metódu však možno využiť napríklad aj na výpočet výšky meteoru v atmosfére a využívajú ju aj celooblohové kamery AMOS vyvinuté na Astronomickom a geofyzikálnom observatóriu Univerzity Komenského v Modre. Táto metóda však umožňuje merať vzdialenosti hviezd iba do limitu, ktorý nám dovolí presnosť pozorovacích prístrojov. Dajú sa ňou študovať hviezdy v rámci našej Galaxie.

Pokračovanie článku si môžete prečítať v časopise Quark 3/2023. Ak chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov, prihláste sa. Ak ešte nie ste naším predplatiteľom, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.

Mgr. Patrik Čechvala
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Táto práca bola podporená grantom APVV 18-0103 Paradigmatické zmeny v nazeraní na vesmír a človeka z filozofickej, teologickej a fyzikálnej perspektívy.