Hoppa till huvudinnehåll

Vetenskap

Vad består universum av? Hur stort är det? Här är kvinnorna som lärde oss det

Uppdaterad 03.05.2021 15:16.
Cecilia Payne bakom sitt skrivbord på Harvard-universitetet.
Bildtext Cecilia Payne

I få branscher har kvinnorna lyst så mycket med sin frånvaro som inom astronomin. Mer eller mindre allt vi vet om vårt universum, vet vi på grund av männen som berättade hur allt hänger ihop: Newton, Galilei, Hubble, Einstein och så vidare. Men var är alla de kvinnliga pionjärerna?

Vi vet numera vad universum består av och hur stort det är – tack vare de här kvinnorna
Vi vet numera vad universum består av och hur stort det är – tack vare de här kvinnorna - Spela upp på Arenan

För det finns sådana, vi får bara sällan höra om dem. Cecilia Payne till exempel, som vi kan tacka för att vi vet vad stjärnorna består av - väte och helium. Och Henrietta Swan Leavitt, som hjälpte oss uppskatta hur stort universum är.

Men har de här remarkabla kvinnorna fått någon ära och berömmelse? Hah! Icke sa Nicke. Handen på hjärtat: hade du ens hört talas om Cecilia Payne och Henrietta Swan-Leavitt? Om svaret är ja, grattis! Om inte, läs vidare för allt det där du inte visste att du ville veta om astronomins obesjungna kvinnliga pionjärer!

"Jag kommer bokstavligen från en hednisk bakgrund."

Så presenterar hon sig i sin egen självbiografi: Cecilia Payne-Gaposchkin, en av de mest originella forskarna som någonsin har levt. Hon var en av den moderna astronomins absoluta pionjärer: det är tack vare Cecilia Payne vi vet vad stjärnorna består av. Väte och helium.

Genom att slå fast det här, som ung doktorand, gick hon stick i stäv mot den tidens förhärskande vetenskapliga teorier. Det tidiga nittonhundratalets sexistiska attityder hindrade henne från att tilldelas sin examen. Hennes kön kostade också henne en professur i ett inledande skede. 

Men skam den som ger sig: 1956 fick Payne som första kvinna någonsin en professur vid Harvard-universitetet.

"Den där känslan då hjärtat hoppar till"

Cecilia Payne föddes den 10 maj 1900 i Wendover i Buckinghamshire, England. Hennes mamma kom från en prominent preussisk släkt och hennes pappa var en framgångsrik historiker och jurist i London. Pappan dog då Cecilia var fyra, så mamman fick axla ansvaret för familjens tre barn.

För första gången upplevde jag den där känslan då hjärtat hoppar till av en plötslig insikt, känslan som skulle komma att bli min passion i livet.

― Cecilia Payne

Den unga Cecilia visste tidigt att hon ville bli forskare. Som åttaåring fick hon sin första stora vetenskapliga aha-upplevelse: hon lyckades identifiera en biorkidé från sin mors resor till den italienska Rivieran. 

Payne beskrev senare sin heureka-stund från barndomen så här: 

“För första gången upplevde jag den där känslan då hjärtat hoppar till av en plötslig insikt, känslan som skulle komma att bli min passion i livet. Jag tror att mitt liv som forskare började just i den stunden”.

Cecilia Paynes adressuppgifter på ett maskinskrivet kort.
Bildtext Cecilia Paynes ID-kort från tiden då hon sökte sig till den större akademiska friheten i USA.

Cecilia skrevs in på en privatskola i Wendover, som drevs av en viss Elizabeth Edwards. Studierna gick på det hela taget bra. Cecilia var vänsterhänt, och på den här tiden tvingades vänsterhänta använda sin högra hand, vilket hon upplevde som svårt och obekvämt. De många och långa obligatoriska timmarna med psalmsång och böner föll inte heller Cecilia i smaken.

Med siktet ställt på forskaryrket var en universitetsutbildning en självklarhet för Cecilia. Men hennes mor var av annan åsikt, hon vägrade bidra med pengar till sådant. Universitetsvärlden var för män, så var det bara. 

Men Cecilia hade bestämt sig, så hon kämpade vidare på egen hand. 1919 lyckades hon säkra ett stipendium som öppnade dörren till Cambridge-universitetet. Där studerade hon till en början botanik, fysik och kemi. Men Cecilia märkte snart att påtandet med torkade växter inte var någonting för henne, så botaniken fick vara.

Intresset för astronomi väcktes 1919, då Cecilia hörde en föreläsning av Arthur Eddington, om hans expedition till ön Principe vid Afrikas västkust. Eddington var där för att observera och fotografera en solförmörkelse. 

Tanken med expeditionen var alltså att observera hur ljuset från stjärnorna närmast solen böjs av solens gravitation. Poängen med det här var alltså att bevisa Albert Einsteins allmänna relativitetsteori. 

"Det påminde om ett nervsammanbrott"

För Cecilia Payne blev den här föreläsningen en omtumlande erfarenhet: “Hela min världsbild förändrades totalt – min värld skakades om så grundligt att det hela påminde om ett nervsammanbrott.”

Payne fullföljde sina studier vid Cambridge. Lätt var det hur som helst inte. Hon fick till exempel sitta ensam, eftersom hon inte var tillåten att sitta i samma bänkrad som de manliga klasskamraterna. 

Och någon examen fick hon inte heller, återigen på grund av sitt kön. Cambridge utexaminerade inte kvinnor förrän 1948. I praktiken var ett lärarjobb det enda möjliga karriärvalet efter det här, och det kände Cecilia Payne inte för. Det var forskaryrket eller ingenting för henne.

Så Payne insåg att det enda alternativet var att söka sig till USA, där man var mer progressiva rörande kvinnors karriärmöjligheter. I och för sig, inte värst mycket, men i alla fall.

Harvard-observatoriet i USA, 1899.
Bildtext Harvard-observatoriet 1899

Väl framme i USA 1923 blev hon introducerad för Harlow Shapley, chefen för Harvard-universitetets observatorium. Shapley hade nyss etablerat ett stipendium avsett att locka kvinnor till att studera astronomi vid observatoriet. 

Den första mottagaren av stipendiet var Adelaide Ames, ännu en av de här pionjärerna inom den moderna astronomin som du sannolikt inte har hört om. Den så kallade Shapley-Ames-galaxkatalogen används fortfarande i branschen.

Hur som helst, Cecilia Payne var den andra kvinnan i ordningen som tilldelades Harlow Shapleys stipendium. I och med det hade hon fått in foten i dörrspringan på Harvard-universitetets prestigefyllda observatorium.

Den berusande akademiska friheten

För Payne var den intellektuella stimulansen och den relativa friheten vid Harvard berusande. Hon kastade sig huvudstupa in i sitt arbete och tillbringade långa dagar och sena nätter på observatoriet.

Arbetet gav utdelning, och 1925 blev Payne den första kvinnan som fick en doktorsexamen i astronomi från Harvard University. I sin avhandling fäste hon uppmärksamhet vid överflödet av vissa specifika grundämnen i ljusspektrumet från stjärnorna.

Paynes resultat visade att helium och särskilt väte var de absolut vanligaste grundämnena i stjärnor, och därmed också i hela universum. Det här var ett påstående som stred fullkomligt mot tidens vetenskapliga konsensus.

Ännu i början av 1900-talet utgick man från att en stjärna som solen och en stenig planet som jorden skulle ge upphov till ett liknande spektra om de mättes vid samma temperatur. Solen borde med andra ord ha höga halter av järn, till exempel.

Astronomen Otto Struve, chef för Yerkes Observatory i Wisconsin hörde till dem som tog Payne i försvar. Hennes arbete var "utan tvekan den mest lysande doktorsavhandling som någonsin skrivits i astronomi." 

Men det blev långt ifrån bara lovord för Paynes jobb. Flera av den tidens framstående astronomer, inklusive Henry Norris Russell, chef för Princeton-universitetets observatorium, avfärdade hennes slutsatser som fullkomligt omöjliga. 

Porträtt av astronomen Otto Struve
Bildtext Otto Struve, chef för Yerkes-observatoriet: Cecilia Paynes arbete "utan tvekan den mest lysande doktorsavhandling som någonsin skrivits i astronomi." 

Men också de mest styvnackade kritikerna fick med tiden ge med sig. Flera oberoende observationer visade nämligen att forskningsresultaten var helt korrekta. Paynes avhandling hör numera till den obligatoriska kurslitteraturen för alla inledande astronomikurser. Där lär sig eleverna att vår galax Vintergatan består av ~ 73% väte, 25% helium och 2% andra grundämnen.

Smått ironiskt är hur som helst det att det är Henry Norris Russell, han som skällde allra högst, ofta har fått äran för Cecilia Paynes upptäckt. Hur det nu råkade sig så kom han fram till samma slutsats, fyra år efter Payne. Det här efter att ha uppmanat Payne att inte publicera sin forskning.

Efter sin doktorsexamen fick Payne nöja sig med en mängd mindre prestigefyllda, lågavlönade forskningsjobb. Det här eftersom kvinnor inte fick sitta med i Harvard-akademin vid den tiden. Hon träffade sin man, Sergei Gaposchkin, under ett besök på Astronomische Gesellschaft-mötet i Göttingen 1933. 

Barn och boktravar

Äktenskapet sträckte sig över fyra decennier och makarna producerade förutom tre barn, också travar av manuskript och böcker om kosmos. Så småningom, 1956, blev Cecilia Payne-Gaposchkin både den första kvinnliga professorn vid sin fakultet och den första kvinnliga avdelningsordföranden vid Harvard.

Redan innan det här, 1943, invaldes hon i den amerikanska vetenskapsakademin AAAS, American Academy of Arts and Sciences.

Den senare delen av sin karriär ägnade hon åt att försöka förstå galaxen vi bor i, Vintergatan. Tillsammans med sin man och ett team med forskare gjorde hon mer än en miljon observationer av så kallade variabla stjärnor i Vintergatan. Och dessutom uppemot två miljoner observationer av variabla stjärnor i de Magellanska molnen, Vintergatans små satellitgalaxer.

Variabla stjärnor är lite som rymdens blinkande fyrbåkar. Deras ljusstyrka ökar och minskar. Det här gör att man kan använda dem till att uppskatta rymdens enorma avstånd. 

Att vi vet om det här, att vi kan använda de här fyrbåkarna till att skapa oss en uppfattning om världsalltets dimensioner, det har vi sedan en annan kvinnlig pionjär att tacka för, Henrietta Swan Leavitt. Vi kommer till henne om en liten stund.

Cecilia Paynes forskning blev hur som helst med tiden en viktig pusselbit i kunskapen om stjärnornas livscykler.

Solen och rymdsonderna Solar Orbiter och Parker.
Bildtext Solen och de andra stjärnorna består huvudsakligen av väte och helium, det lärde Cecilia Payne oss.

1976 tilldelade American Astronomical Society henne sin högsta ära, Henry Norris Russell-priset. Priset var uppkallat efter samma Henry Norris Russell som en gång skällde ut hennes doktorandarbete. 

Men priset innebar hur som helst ett erkännande av ett strålande livsverk inom den astronomiska forskningen. I sitt acceptanstal reflekterade Payne-Gaposchkin kring spänningen i upptäckten som hon hade jagat ända sedan hon kände igen orkidén som en liten flicka. 

”Den unga forskarens belöning är den känslomässiga tillfredsställelsen av att vara den första personen i världshistorien som ser eller förstår något. Ingenting kan jämföras med den upplevelsen.”

Cecilia Payne-Gaposchkin dog i Cambridge 1979. Nära slutet av sitt liv skrev hon: 

”Unga människor, särskilt unga kvinnor, ber mig ofta om råd. Här är det, valeat quantum. (Ta det för vad det är värt.) Jaga inte en vetenskaplig karriär i strävan efter berömmelse eller pengar. Det finns enklare och bättre sätt att nå dem. Utför det bara om inget annat kommer att ge dig tillfredsställelse. För inget annat än det är förmodligen vad du kommer att få. Din belöning kommer att vara den utvidgade horisonten som öppnar sig medan du klättrar. Och om du uppnår den belöningen kommer du aldrig att be om någonting annat.”

Vad kan man säga, väl talat av en av den moderna astronomins pionjärer och obesjungna hjältar. Cecilia Payne är orsaken till att vi vet vad universum består av, och mycket mera. Hon öppnade dörrarna till astronomin för kvinnorna och röjde vägen för framtida generationer av tjejer med siktet ställt mot stjärnorna. Cecilia Payne är förtjänt av att vi minns hennes namn.

Henrietta Swan Leavitt lärde oss mäta rymdens storlek

När vi talar om kvinnliga bidrag till den moderna astronomin och till själva vår världsbild, måste vi ju också nämna Henrietta Swan Leavitt.

För ett drygt sekel sedan, 1912, gjorde Leavitt en upptäckt som skulle bli en av hörnstenarna i modern astronomisk vetenskap. Och ändå, under sin livstid, fick hon varken berömmelse eller hyllningar från allmänheten, eller ens ett seriöst erkännande från sina kolleger. 

Än i denna dag är astronomen Henrietta Swan Leavitt tämligen okänd, utan att ha fått ens så mycket som en liten plakett på väggen vid Harvard College Observatory där hon arbetade. Där som hennes genombrott ägde rum. 

Henrietta Swan Leavitt (1868-1921).
Bildtext Henrietta Swan Leavitt (1868-1921) gav oss redskapen till att beräkna asvtånden till stjärnorna.

Henrietta Swan Leavitt föddes i Massachusetts 1868 och antogs i Radcliffe College vid Harvard-universitetet vid 20 års ålder. Den rigorösa utbildning hon fick där, med allt från klassisk grekisk filosofi till analytisk geometri och differentialkalkyl, skulle ha varit en automatisk biljett till en framgångsrik akademisk karriär – om Henrietta hade varit en man.

Dessvärre: när Leavitt tillträdde vid Harvard-observatoriet 1893 var det inte som en astronom, inte ens som yngre astronomisk forskare, utan som en simpel “kalkylator”. Till en sådan persons uppgift hörde att katalogisera observerade stjärnors ljusstyrka. Det här var strikt taget mer som bokföring än forskning och belönades med den furstliga lönen på 25 cent per timme, jämförbar med ett hembiträdes lön vid den tiden. 

Leavitt arbetade på ett litet, smutsigt kontor tillsammans med ett antal andra högutbildade kvinnor. Deras jobb övervakades av professor Edward Charles Pickering. Kollektivt var de här kvinnorna kända som “Pickerings harem”. 

Cecilia Payne hörde för övrigt också i början till de mänskliga kalkylatorerna.  Hon skrev senare att ”Pickering valde sin personal för deras förmåga att arbeta, inte att tänka.”

Men om Henrietta Swan Leavitt någonsin kände att hennes egna talanger inte uppskattades, uttryckte hon det aldrig. Hon var en hårt arbetande, seriös men tystlåten tänkare. Hon var hängiven till sin familj och hon gick till gudstjänsten varje söndag. Sina ambitioner till trots fann hon sig alltså mer eller mindre i den roll som förväntades av en kvinna vid den här tiden.

Stjärnorna som gav oss rymdens mått

Mycket av hennes astronomiska arbete handlade just om de tidigare nämnda variabla stjärnorna eller cepheiderna. De är som sagt en typ av stjärna vars ljus ökar och minskar periodvis, som fyrbåkar i rymden. Henrietta Swan Leavitt upptäckte under sin karriär många sådana stjärnor.

Det här fick Washington Post att jämföra henne med Charles Frohman, en tidens teaterproducent som var känd för att ha lanserat många ”stjärnor”.

Men den verkliga upptäckten väntade ännu bakom hörnet.

Medan Henrietta Swan Leavitt registrerade och katalogiserade data om variabla stjärnor märkte hon att det var möjligt att göra en korrelation mellan en variabel stjärnas period och dess absoluta magnitud. 

Cepheiderna, rymdens fyrbåkar

  • Cepheid, eller cepheidvariabel, är en variabel stjärna som varierar i ljusstyrka på ett bestämt sätt. Cepheider är jätte- eller superjättestjärnor, de skiner 100-tals till 10000-tals gånger starkare än solen.

  • Den första upptäckten av en cepheidvariabel gjordes 10 september 1784 av Edward Pigott när han studerade stjärnan Eta Aquilae.

  • Cepheidernas absoluta ljusstyrka kan uppskattas med stor noggrannhet om man känner till deras perioder. Det här har kommit att spela en avgörande roll för att beräkna avstånd i universum.

  • Henrietta Swan Leavitt insåg cepheidernas nytta för avståndsberäkning i rymden 1908 när hon undersökte cepheider i det Lilla magellanska molnet, en av Vintergatans små satellitgalaxer.

Den här kunskapen gjorde det sedan möjligt att för första gången någonsin beräkna stjärnornas och galaxernas avstånd från jorden. Som George Johnson, författare till boken Miss Leavitt's Stars, uttrycker saken: “Henrietta Swan Leavitt blev kvinnan som upptäckte hur man mäter universum”.

Leavitt's upptäckt gav med tiden berömmelse och ära åt många av hennes kolleger: utan hennes pionjärarbete kunde Edwin Hubble aldrig ha kunnat bevisa att Andromedagalaxen inte låg vid utkanten av vår galax, som man tidigare trodde, utan miljontals ljusår bort. 

Några av männen i Leavitts närmaste krets – inte minst hennes chef Edward Pickering, tjänade också på hennes upptäckt. Pickering hävdade som chef för Harvard-observatoriet upphovsrätten till Leavitts resultat. Så han publicerade dem i sitt eget namn och tog med andra ord en stor del av äran. 

Harvard-cirkuläret där upptäckten offentliggjordes 1912, hänvisade bara till Leavitt som den som hade ”förberett” det hela. 

Ljusdiagrammet för den vriabla stjärnan Delta Cephei.
Bildtext Observationerna av ljusstyrkan hos den variabla stjärnan Delta Cephei.

Pickerings efterträdare vid observatoriet, den redan nämnda Harlow Shapley, fick sin bit av tårtan sex år senare. Han byggde vidare på Leavitts resultat i sitt jobb att omdefiniera vår kunskap om Vintergatan. Leavitt, vars upptäckt var fullkomligt oumbärlig för Shapleys arbete, nämndes än en gång knappt överhuvudtaget.

Knegade på i tysthet

Det är inte mycket vi vet om vad Henrietta Leavitt personligen ansåg om sättet som hon blev åsidosatt på. Hon var av allt att döma en blyg och rätt anspråkslös människa. Men så här var det med kvinnor och deras plats i den akademiska världen vid den här tiden. Det var förväntat. Få orkade kämpa mot det rådande systemet (kanske med undantag för Cecilia Payne).

Till och med högutbildade och briljanta kvinnor som i dagens läge helt självklart skulle respekteras som jämbördiga kollegor av sina manliga medarbetare, var på Leavitts tid ängsliga för att ta en synligare roll. Ofta knegade de bara på i tysthet, många av dem tacksamma för att få ens någon sorts roll. 

En eventuell aning om Henriettas privata tankar kan vi få genom den folkräknare som i januari 1920, året innan hennes död, bad henne att ange sitt yrke. Man kan läsa in en antydan till trotsig stolthet i hennes svar: ”astronom”. 

Men sist och slutligen, trots att hon aldrig nådde någon högre position än assistent, talade hon aldrig öppet om saken. Hon arbetade flitigt vidare nästan in i det sista, trots att hennes hörsel sakta svek henne och hennes hälsa började vackla. 

Henrietta Swan Leavitt hade varit sjuklig mer eller mindre hela sitt liv. Vi kommer aldrig att få veta med säkerhet huruvida hennes privata sorg eller förbittring bidrog till den cancer som så småningom skulle skörda hennes liv i bara 53 års ålder. 

Kvinnliga astronomer som jobbar vid Harvard-observatoriet, cirka 1890.
Bildtext "Pickerings harem", "kalkylatorerna" som bokförde de astronomiska observationerna vid Harvard-observatoriet. Cirka 1890. Henrietta Swan Leavitt tredje f.v.

Eller var det så att, som George Johnson skriver i Miss Leavitt's Stars, Henrietta Swan Leavitt helt enkelt "nöjde sig med att vara en liten del av en större värld kallad vetenskapen".

Eftersom hon hade levt så tyst och obemärkt, så var det inte många i branschen som ens noterade hennes bortgång. 

Till exempel: 1925 skrev den svenska matematikern Gösta Mittag-Leffler ett brev till Henrietta Swan Leavitt: “Ärade Miss Leavitt, Er beundransvärda upptäckt har imponerat på mig så djupt att jag känner mig allvarligt benägen att nominera Er till Nobelpriset i fysik för 1926.”

Dessvärre blev Harvard-observatoriet tvungna att informera Mittag-Leffler att Leavitt faktiskt hade varit död i fyra år. 

Eftersom Nobelpriset inte delas ut postumt fick Leavitt aldrig sin nominering. Istället föreslog Harlow Shapley, Harvard-observatoriets chef, i sitt svar till Mittag-Leffler att den verkliga äran tillhörde honom, Shapley, för hans tolkning av Leavitts resultat.

Otack är världens lön

Edwin Hubble i sin tur, han använde efter Leavitts död hennes upptäckter till att utarbeta det som vi idag känner till som Hubbles lag. Den som slår fast att vi lever i ett expanderande universum. Hubbles lag, inte Leavitts lag. Eller ens Hubbles-Leavitts lag.

Harvard-observatoriets boss Harlow Shapley fick så småningom ett superkluster av galaxer uppkallat efter sig. Henrietta Swan Leavitt har fått nöja sig med en mindre krater på månens bortre sida, och en asteroid kallad 5383 Leavitt

Henrietta Swan Leavitt förekommer numera mest bara i fotnoter och korta referenser. Hundraårsjubileet av hennes upptäckt 2012 passerade utan att några branschtidningar ens nämnde saken.

Men nu när du har läst det här är Henrietta Swan Leavitt och astronomins andra stora kvinnliga pionjär, Cecilia Payne, en liten aning kändare än de var igår. Alltid någonting, antar jag.

Glöm aldrig att utan de här två kvinnorna skulle vi inte veta vad universum är gjort av och hur stort det är. Om inte det här är orsak nog att kommas ihåg för så vet jag inte vad som är det.