薇拉·鲁宾的数字

暗物质的证据在这组基于数十年前发布的数据的简洁图表中清晰可见

Jen Christiansen

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


图片来源:Jen Christiansen

本周早些时候,天文学家薇拉·C·鲁宾去世,享年88岁。鲁宾关于星系动力学的研究为暗物质的存在提供了开创性的证据。

正如鲁宾在1990年告诉《发现》杂志时所说:“名声是转瞬即逝的……我的数字对我来说比我的名字更重要。如果天文学家在多年后仍然使用我的数据,那将是对我最大的赞美”(摘自Marcia Bartusiak在1990年10月《发现》杂志上发表的《旋转星星的女人》)。


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为了纪念鲁宾,这里列举她的一些数字。

首先,简单介绍一下背景,摘自她1983年为《大众科学》撰写的关于暗物质的文章

“旋转曲线显示了从中心向外九个 Sc 星系的轨道速度。星系的亮度从上到下递增。随着亮度的增加,星系变得更大,轨道速度更高,银河系中心附近的梯度也更陡峭。” 图形由 Gabor Kiss 制作,出自薇拉·C·鲁宾发表在1983年6月《大众科学》上的文章《旋涡星系中的暗物质》。来源:“具有大范围光度和半径的 21 个 SC 星系的旋转特性,从 NGC 4605 /R = 4kpc/ 到 UGC 2885 /R = 122 kpc/”,作者:V.C. Rubin、W.K.J. Ford 和 N. Thonnard,发表于 1980 年 6 月 1 日《天体物理学杂志》第 1 部分,第 238 卷。图片来源:Jen Christiansen

“长期以来人们都知道,在典型旋涡星系明亮的核心之外,星系的亮度会随着距中心距离的增加而迅速下降。如果亮度是质量的真实指标,那么大部分质量将集中在中心附近。在核心之外,旋转速度将与距中心距离的平方根成反比下降,这符合太阳系中天体轨道速度的开普勒定律。但实际上,人们发现,在一个多样化的样本中,旋涡星系的旋转速度要么随着距中心距离的增加而保持不变,要么在尽可能进行测量的范围内略有上升。这一出乎意料的结果表明,发光质量随着距中心距离的增加而下降,这与非发光质量的增加相平衡。”

“我们的研究结果,加上许多其他以其他方式研究质量问题的研究人员的结果,现在可以相当有信心地说,无论是星系还是整个宇宙,光的分布都不是质量分布的有效指标。宇宙中高达 90% 的质量显然没有在任何波长上辐射出足够强的强度以在地球上被探测到。最初,天文学家将非发光成分描述为“缺失物质”。今天,他们认识到它并没有缺失;只是看不见而已。”

令人难忘的数据,当然。我也打算记住她的名字。

要阅读更多关于鲁宾的文章,请参阅《大众科学》1973年6月刊上的《仙女座星云的动力学》。

Jen Christiansen 是《Building Science Graphics: An Illustrated Guide to Communicating Science through Diagrams and Visualizations》(CRC Press 出版)一书的作者,也是《大众科学》的高级图形编辑,她在那里负责艺术指导和制作插图解释图和数据可视化。1996 年,她在纽约市的《大众科学》开始了她的出版生涯。随后,她搬到华盛顿特区,加入《国家地理》杂志社(最初担任助理艺术总监兼研究员,然后担任设计师),做了四年自由科学传播者,并于 2007 年重返《大众科学》。Christiansen 演讲和撰写的文章主题广泛,从调和她对艺术和科学的热爱,到她探索了解 Joy Division 乐队专辑《Unknown Pleasures》封面上脉冲星图表的历程。她拥有加州大学圣克鲁兹分校的科学传播研究生证书,以及史密斯学院的地质学和工作室艺术学士学位。在 Bluesky 上关注 Christiansen @jenchristiansen.com

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