Klisze z Harvardu, klasyfikacja gwiazd i kobiety w astronomii

Na przełomie XIX i XX stulecia dokonano kilku spektakularnych odkryć z dziedziny astronomii. Wiążą się one z teoretycznie przestarzałymi, ale wciąż cennymi dla nauki zbiorami szklanych klisz, a odpowiadały za nie w dużej mierze kobiety.

Jak dawniej, przed era kamer CCD i aparatów cyfrowych, robiono zdjęcia nieba? Najczęściej naświetlano w tym celu pokryte specjalnym materiałem światłoczułym, szklane płytki. Miały one tę wyższość nad papierem czy tworzywami sztucznymi, że z czasem nie odkształcały, się zachowując dość wiernie odległości pomiędzy gwiazdami i innymi utrwalonymi w ten sposób ciałami niebieskimi.

Dziś trwają wysiłki mające na celu przeniesienie zebranych w ten sposób przed laty fotografii do formy cyfrowej. Klisze odnajduje się i skanuje, a następnie udostępnia w formie elektronicznej. Jedną z największych kolekcji szklanych płytek astronomicznych jest słynny Zbiór Harvardzki, na który składa się ponad pół miliona klisz z zapisami zarówno północnego, jak i południowego nieba. Najstarsze z nich pochodzą jeszcze z 1880 roku! Historia klisz i ich wynalazców została szczegółowo opisana w popularnonaukowej książce Davy Sobel zatytułowanej Szklany Wszechświat (ang. The Glass Universe).

Choć klisze przestały być intensywnie naświetlane obrazami nieba jeszcze w latach dziewięćdziesiątych, te archiwalne zdjęcia są wciąż intensywnie wykorzystywane w jak najbardziej współczesnych badaniach naukowych. Dzielą się zasadniczo na dwa rodzaje: „zwykłe” fotometryczne zdjęcia gwiazd lub innych ciał, oraz tak zwane klisze spektrograficzne, ukazujące rozszczepione widma światła dla wybranego lub kilku wybranych, interesujących dla astronomów obiektów. Ponadto klisze miewają różne rozmiary i grubości.

Dawniej na kliszach bazowała w zasadzie cała astronomia optyczna. Na bazie zbiorów z Harvardu powstawały słynne systemy klasyfikacji gwiazd oparte na ich analizie spektralnej. Gwiazdy przydzielano do określonych typów wizualnie, ręcznie, staranie oglądając widmo każdej z nich pod lupą. Dzięki tym mozolnym badaniom istnieje obowiązująca do dziś klasyfikacja spektralna.

Pierwszym z takich systemów klasyfikacji został opracowany przez Williaminę Fleming, którą astronom Edward Charles Pickering początkowo zatrudniał jako służącą, by z czasem odkryć jej naukowy potencjał. System klasyfikacji Fleming, opublikowany w roku 1890, przydzielał widma ponad 10 000 gwiazd do klas oznaczanych pierwszymi piętnastoma literami alfabetu. Kolejny system zawdzięczamy z kolei Antonii Maury, która wydzieliła aż 22 klas gwiazd. Był on jednak często krytykowany ze względu na duży stopień komplikacji. Oba te systemy zostały następnie rozwinięte i dopracowane przez kolejną niesamowicie cierpliwą i pracowitą  kobietę naukowca - Annie Jump Cannon. Sklasyfikowała ona widma ponad 350 000 gwiazd utrwalonych na kliszach harvardzkich. Podobno zdarzało się, że jednego dnia była w stanie opracować aż setkę widm! Zdaniem znanego brytyjskiego astronoma Johna Hearnshawa, “była to niesamowita kobieta, która tę pracę w swym życiu wykonała niewiarygodnie dobrze”. Co więcej -  w wolnym czasie Annie odkryła dodatkowo 300 gwiazd zmiennych i pięć nowych.

Prace rozpoczęte i wykonane przez Fleming, Maury i Jump Cannon doprowadziły ostatecznie do stworzenia do dziś obowiązującego podziału gwiazd na typu widmowe O, B, A, F, G, K i M.

Klisze umożliwiły też odkrycie kolejnego sekretu gwiazd – ich składu chemicznego. I tu swój udział miała kobieta astronom, Cecilia Payne-Gaposchkin. Udało jej się „przetłumaczyć” jasne linie absorpcyjne widoczne w widmach gwiazd na informację o tym, z czego i w jakich proporcjach się one składają. Wnioski z tych studiów były ciekawe – gwiazdy okazały się dość jednorodne pod względem składu. Różnice widziane w widmach pochodziły głównie z różnic w ich temperaturach. Analizy klisz wykonane przez Payne-Gaposchkin dowiodły też, że Wszechświat jest zbudowany głównie z wodoru i helu.

Klisze astronomiczne są też idealne do badania zjawisk i obiektów zmiennych w dużych skalach czasu – lub takich, które poruszają się lub nagle pojawiają i znikają. Dzięki nim odkryto m. in. Plutona oraz „połączono” zjawiska wybuchów supernowych z ich progenitorami – konkretnymi, zwyczajnie święcącymi wcześniej i zarejestrowanymi przed wybuchem na kliszach gwiazdami. Główną zaletę klisz jest dziś to, że dają nam one możliwość wglądu w obraz danego wycinka nieba sprzed na przykład stu lat. Dzięki nim zidentyfikowano także zaobserwowane w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku na falach radiowych kwazary z ich optycznymi odpowiednikami.

Obecnie dane archiwalne z klisz są dość intensywnie wykorzystywane między innymi do badania gwiazd zmiennych, szukania planetoid i obiektów NEO, a także celem dokładniejszej czasowej analizy spadków blasku słynnej KIC 8462852 - Gwiady Tabby. Którą, nawiasem mówiąc, także jako pierwsza odkryła dla nauki kobieta, Tabetha Suzanne Boyajian.