正文
在芝加哥大学工作期间
(1957-1962)
的末期,玛格丽特曾应邀前往利克天文台,在那里观测了几个月。利克天文台属于加州大学,位于加州北部海拔一千多米的哈密顿山上,是世界上第一个高山天文台,也是“大科学”*的起源地之一。哈密顿山山脚附近就是斯坦福大学与当时尚未成型的硅谷。
*编注:“大科学”(Big Science)是科学界在二战后提出的新概念,相对于个人或小团体参与的“小科学”而言。大科学研究的特点是投资规模大、多学科交叉、试验设备昂贵且复杂、研究目标宏大等,如国际空间站计划、大型强子对撞机计划(LHC)等。
本文作者于2017年在接近利克天文台的公路上拍摄的利克天文台的几个圆顶(左)与利克天文台主楼的大门(右)。| 拍摄/供图:王善钦
那时,利克天文台刚刚组装了一台3米口径的望远镜,这个望远镜大到足以在圆筒中间放一个笼子,让天文学家坐在笼子里搞观测。在此之前,加州理工学院管辖的帕洛玛天文台的5米望远镜就首先做到了这一点,而且他们可以从容地坐在椅子上,使用5米望远镜的人都自豪地称自己为“笼中人”。
本文作者于2017年拍摄的利克天文台主楼旁边用来安放3米口径望远镜的圆顶(左)与利克天文台3米口径望远镜的反射镜与支架(右)|拍摄/供图:王善钦
作为对比,当时芝加哥大学管理的麦克唐纳天文台的望远镜是2米口径的,里面无法放笼子,观测操作很麻烦,而且有时有危险——玛格丽特就曾经从观测平台摔下去,差点摔死。
更麻烦的是,当时德克萨斯大学奥斯汀分校已经开始准备建立自己的天文系,并开始洽谈接手麦克唐纳天文台管辖权的事务了。芝加哥大学即将失去麦克唐纳天文台,只剩下叶凯士天文台。叶凯士天文台里面最大的望远镜是1米口径的折射望远镜,无法与利克天文台3米口径的反射望远镜抗衡。
为了能长期使用利克天文台的3米望远镜,玛格丽特决定去掌管着利克天文台的加州大学。凭借B
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FH论文以及自身在天文观测方面的众多成果所带来的荣誉,以及福勒、玛丽·迈耶
(Maria Mayer,1906—1972)
这两位后来都获得诺贝尔奖的权威人物的推荐信,玛格丽特与杰弗里很容易就拿到了加州大学圣迭戈校区的职位。
令玛格丽特与杰弗里更愉快的是,加州大学并不禁止夫妻俩同时在加州大学任教职,只要夫妻俩在不同的院系工作,就是允许的,这与当时的芝加哥大学不同。1962年,玛格丽特与杰弗里分别入职加州大学圣迭戈分校的化学系与物理系。玛格丽特终于可以经常坐进3米口径望远镜中间的笼子里彻夜观测了。
玛格丽特在利克天文台3米口径望远镜镜筒中的笼子里,进行夜间观测。|来源:Sarah Burbidge
当然,当年使用帕洛玛天文台5米口径望远镜的天文学家要舒服得多,他们可以坐在“笼子”里的椅子上观测,注意圆筒中心坐着的人。|来源:Palomar Observatory
今天的天文学家早已不用在寒冷的夜晚坐在狭小的笼子里彻夜观测,观测助手在圆顶外圈的房间里舒适地吹着暖气,需要数据的天文学家甚至基本上可以不上山,在远离天文台的观测室与观测助手远程沟通,就可以拿到观测数据。有的望远镜则实现了自动化,观测时望远镜圆顶里面与外圈都没有人,需要数据的天文学家只需要输入坐标和观测时间等重要参数,就等着计算机自动安排观测、传输数据。但在玛格丽特的年代,能够躲在那样一个狭窄的笼子里观测星空,却是一个观测天文学家的莫大幸福。
在1963年入职加州大学圣迭戈分校之后,玛格丽特一度继续研究星系的旋转曲线。这一年,34岁的薇拉·鲁宾
(Vera Rubin,1928-2016)
恰好也来到了圣迭戈分校,三人因此成为同事,玛格丽特算是鲁宾的前辈。
当时,玛格丽特本可以继续研究星系旋转曲线——如果那样,以后鲁宾的光辉将因此黯淡。但她却在1963年转向了另一个领域。她与杰弗里在1964年发表了一篇研究星系M51旋转曲线的论文,这篇论文可以被视为此前他们在这个领域的工作的收尾,也是这方面的代表作之一。
玛格丽特的方法后来被鲁宾发扬光大。鲁宾测定了更多星系的旋转曲线,然后断定大部分星系中都包含大量暗物质,她与合作者在70年代写了多篇论文。1980年,鲁宾发表了一篇论述星系旋转曲线与暗物质的重量级论文,这篇论文引用了玛格丽特与杰弗里发表于1964年的那篇论文,从中也可以看出玛格丽特的工作对鲁宾的影响。事实上,玛格丽特的工作是巴博科克与鲁宾的工作之间的一个
重要过渡
。玛格丽特放弃了进一步确认星系内暗物质的机会,将这个机会留给了鲁宾。她挥一挥衣袖,不带走一片云彩。
其实,1953年,34岁的玛格丽特与25岁的鲁宾就已经在一次会议上首次见面并合影了,这两人大概是史上最强闺蜜了。| 来源:https://cswa.aas.org/status/2001/JANUARY2001/Rubin.htm
是什么使玛格丽特在1963年放弃星系旋转曲线方面的工作?答案是:类星体。
二战结束后,射电天文学迅速发展,射电天文学家在天空中发现了大量发出强烈辐射的射电源。当时天文学家为了确认这些射电源的本质,便用光学望远镜观测可能伴随它们的光学辐射,结果发现有些射电源发出明亮的蓝色光。
这些射电源对应的光学辐射的光谱很奇怪,后来有人发现它们的光谱是波长被显著拉长的光谱。根据波长被拉长的数值,可以计算出它们远离地球的速度,进而算出它们与地球的距离。
计算表明,这些蓝色星体距离地球达到了几十亿光年,但看起来却依然很亮,这意味着它们的真实亮度远超过银河系的总亮度。一个看上去像恒星的物体,何以有这么高的亮度?
这些奇怪的天体在当时就已引起了天文学界的强烈兴趣,并且被公认为60年代天文学四大发现之一。玛格丽特称这些物体为“类似恒星的物体”
( Quasistellar Object)
,简称QSO,这个名词至今还在被使用。后来有人直接称它们为“类星体”
(quasar)
。
玛格丽特观测了大量类星体的光谱,发现它们的光谱确实都被显著拉长了。但她没有意识到光波被拉长是由于巨大的远离速度、巨大的距离引起的,所以她没有发现类星体光谱所蕴含的奥秘。尽管如此,玛格丽特依然在类星体光谱观测方面做出了巨大的成就,确认了许多类星体的光谱特征。