薇拉·魯賓的數字

暗物質的證據在這組基於數十年前釋出的資料的簡潔圖表中清晰可見

Jen Christiansen

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


圖片來源:Jen Christiansen

本週早些時候,天文學家薇拉·C·魯賓去世,享年88歲。魯賓關於星系動力學的研究為暗物質的存在提供了開創性的證據。

正如魯賓在1990年告訴《發現》雜誌時所說:“名聲是轉瞬即逝的……我的數字對我來說比我的名字更重要。如果天文學家在多年後仍然使用我的資料,那將是對我最大的讚美”(摘自Marcia Bartusiak在1990年10月《發現》雜誌上發表的《旋轉星星的女人》)。


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為了紀念魯賓,這裡列舉她的一些數字。

首先,簡單介紹一下背景,摘自她1983年為《大眾科學》撰寫的關於暗物質的文章

“旋轉曲線顯示了從中心向外九個 Sc 星系的軌道速度。星系的亮度從上到下遞增。隨著亮度的增加,星系變得更大,軌道速度更高,銀河系中心附近的梯度也更陡峭。” 圖形由 Gabor Kiss 製作,出自薇拉·C·魯賓發表在1983年6月《大眾科學》上的文章《旋渦星系中的暗物質》。來源:“具有大範圍光度和半徑的 21 個 SC 星系的旋轉特性,從 NGC 4605 /R = 4kpc/ 到 UGC 2885 /R = 122 kpc/”,作者:V.C. Rubin、W.K.J. Ford 和 N. Thonnard,發表於 1980 年 6 月 1 日《天體物理學雜誌》第 1 部分,第 238 卷。圖片來源:Jen Christiansen

“長期以來人們都知道,在典型旋渦星系明亮的核心之外,星系的亮度會隨著距中心距離的增加而迅速下降。如果亮度是質量的真實指標,那麼大部分質量將集中在中心附近。在核心之外,旋轉速度將與距中心距離的平方根成反比下降,這符合太陽系中天體軌道速度的開普勒定律。但實際上,人們發現,在一個多樣化的樣本中,旋渦星系的旋轉速度要麼隨著距中心距離的增加而保持不變,要麼在儘可能進行測量的範圍內略有上升。這一齣乎意料的結果表明,發光質量隨著距中心距離的增加而下降,這與非發光質量的增加相平衡。”

“我們的研究結果,加上許多其他以其他方式研究質量問題的研究人員的結果,現在可以相當有信心地說,無論是星系還是整個宇宙,光的分佈都不是質量分佈的有效指標。宇宙中高達 90% 的質量顯然沒有在任何波長上輻射出足夠強的強度以在地球上被探測到。最初,天文學家將非發光成分描述為“缺失物質”。今天,他們認識到它並沒有缺失;只是看不見而已。”

令人難忘的資料,當然。我也打算記住她的名字。

要閱讀更多關於魯賓的文章,請參閱《大眾科學》1973年6月刊上的《仙女座星雲的動力學》。

Jen Christiansen 是《Building Science Graphics: An Illustrated Guide to Communicating Science through Diagrams and Visualizations》(CRC Press 出版)一書的作者,也是《大眾科學》的高階圖形編輯,她在那裡負責藝術指導和製作插圖解釋圖和資料視覺化。1996 年,她在紐約市的《大眾科學》開始了她的出版生涯。隨後,她搬到華盛頓特區,加入《國家地理》雜誌社(最初擔任助理藝術總監兼研究員,然後擔任設計師),做了四年自由科學傳播者,並於 2007 年重返《大眾科學》。Christiansen 演講和撰寫的文章主題廣泛,從調和她對藝術和科學的熱愛,到她探索瞭解 Joy Division 樂隊專輯《Unknown Pleasures》封面上脈衝星圖表的歷程。她擁有加州大學聖克魯茲分校的科學傳播研究生證書,以及史密斯學院的地質學和工作室藝術學士學位。在 Bluesky 上關注 Christiansen @jenchristiansen.com

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