Οι ιστορικής σημασίας παρατηρήσεις του Χάρβαρντ
Από τα μέσα του 19ου αιώνα, συνεχώς καλύτερα και μεγαλύτερα τηλεσκόπια, συνοδευόμενα από νέες εφευρέσεις, όπως φωτογραφικές μηχανές και φασματογράφοι, έδιναν πρωτοφανείς δυνατότητες στους αστρονόμους. Μέχρι τότε, ο αστρονόμος μπορούσε να χρησιμοποιεί μόνο το μάτι του για τη μελέτη της θέσης, του χρώματος και της λαμπρότητας ενός αστεριού, ενώ πλέον ήταν δυνατό να αποτυπώνει κανείς ολόκληρα αστρικά πεδία σε φωτογραφικές πλάκες και να παρακολουθεί ταυτόχρονα τα μεγέθη τους. Επιπλέον, στο ίδιο πεδίο μπορούσε κανείς να αποτυπώσει τα φάσματά τους δίνοντας τη δυνατότητα να ταξινομηθούν σε κατηγορίες. Η περαιτέρω μελέτη των παρατηρήσεων αυτών μπορούσε να γίνει σε δεύτερο χρόνο, με αποτέλεσμα να είναι δυνατό να αξιοποιήσει κανείς τον ωφέλιμο χρόνο των παρατηρήσεων απλώς για να φωτογραφίσει πολλά αστρικά πεδία.
Όπως ήταν φυσικό, άρχισε να συσσωρεύεται πρωτόγνωρα μεγάλος αριθμός παρατηρήσεων. Για την περαιτέρω επεξεργασία τους, έπρεπε κάθε φωτογραφική πλάκα να συνοδεύεται από πληροφορίες όπως ο χρόνος λήψης, οι συντεταγμένες του αστρικού πεδίου, οι καιρικές συνθήκες κ.λπ. Με αυτές έπρεπε στη συνέχεια να εκτιμηθεί η απορρόφηση της ατμόσφαιρας ώστε να γίνουν οι απαραίτητες διορθώσεις και να υπολογιστούν οι συντεταγμένες κάθε αστεριού που περιεχόταν στην κάθε φωτογραφική πλάκα. Ο μεγάλος όγκος παρατηρήσεων απαιτούσε πλέον και μεγάλο όγκο υπολογισμών πριν ξεκινήσει οποιαδήποτε προσπάθεια ταξινόμησης και μελέτης των αστεριών μιας φωτογραφικής πλάκας.
Επομένως, οι απαιτήσεις των ερευνητικών ινστιτούτων σε επιστημονικό προσωπικό αυξήθηκαν κατακόρυφα. Εκτός από παρατηρητές αστρονόμους, έπρεπε να στελεχώνονται και από επιστημονικό προσωπικό που θα προετοίμαζε αυτές τις παρατηρήσεις για περαιτέρω μελέτη και θα τις μελετούσε. Η συνηθισμένη πρακτική της εποχής ήταν οι άνδρες αστρονόμοι να χειρίζονται αποκλειστικά τα τηλεσκόπια και κάθε βράδυ παρατήρησης να σημειώνουν με τις παρατηρήσεις τους και τις απαραίτητες πληροφορίες ώστε την επόμενη ημέρα (ή επόμενες ημέρες) να γίνουν οι απαραίτητοι υπολογισμοί και η μελέτη των παρατηρήσεων.
Όπως είναι γνωστό, το 1886, η Ann Draper αποφάσισε να συνεχίσει το έργο του συζύγου της Henry Draper, πρωτοπόρου στη μελέτη των αστρικών φασμάτων και κατασκευαστή του φασματογράφου, του οργάνου που συνδύαζε τη φασματοσκοπία με τη φωτογραφική απεικόνιση. Για αυτό τον λόγο ξεκίνησε τη χρηματοδότηση ενός προγράμματος μελέτης των αστρικών φασμάτων μέσω του οποίου δεκάδες γυναίκες προσελήφθησαν από τον τότε διευθυντή του αστεροσκοπείου του Χάρβαρντ Edward Pickering για να επεξεργαστούν τις παρατηρήσεις του αστεροσκοπείου. Ο ίδιος, στο πλαίσιο του ίδιου προγράμματος και εξασφαλίζοντας χρηματοδότηση και από άλλες πηγές, επέκτεινε τις εγκαταστάσεις του αστεροσκοπείου κατασκευάζοντας ένα παρατηρητήριο στο Περού, το οποίο επέτρεπε τη μελέτη των αστέρων που είναι ορατοί μόνο από το νότιο ημισφαίριο.
Τα προγράμματα DASCH και PHaEDRA: Οι φωτογραφικές πλάκες στην ψηφιακή εποχή
Οι φωτογραφικές πλάκες ήταν ο κύριος τρόπος λήψης και αποθήκευσης παρατηρήσεων στην Αστροφυσική μέχρι τη δεκαετία του 1980. Τότε, οι τεχνολογικές εξελίξεις μας έδωσαν τη δυνατότητα να χρησιμοποιούμε ευρέως και με μεγάλη αποτελεσματικότητα ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και να αποθηκεύουμε τις παρατηρήσεις σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Πλέον, η συντριπτική πλειονότητα της επιστημονικής κοινότητας στηρίζεται σχεδόν αποκλειστικά σε ψηφιακές παρατηρήσεις.
Το φωτογραφικό αρχείο του Χάρβαρντ αποτελείται από περίπου 500.000 φωτογραφικές πλάκες, οι οποίες καλύπτουν μια χρονική περίοδο περίπου ενός αιώνα, από το 1880 έως το 1990. Αυτό το ανυπολόγιστης αξίας φωτογραφικό αρχείο του Χάρβαρντ μπορεί να αξιοποιηθεί περαιτέρω και στην ψηφιακή εποχή. Εκτός από τα τελικά αποτελέσματα που μας έδωσε, οι ίδιες οι παρατηρήσεις μπορούν να επανεξεταστούν δίνοντάς μας τη δυνατότητα να παρατηρήσουμε τη μεταβολή αστεριών, νεφελωμάτων και γαλαξιών κατά τη διάρκεια περίπου ενός αιώνα. Δεδομένου ότι τα φαινόμενα του σύμπαντος εξελίσσονται σχετικά αργά, αυτή η πληροφορία είναι πολύ μεγάλης αξίας. Υπενθυμίζουμε ότι οι περισσότερες σύγχρονες ψηφιακές βάσεις δεδομένων εκτείνονται το πολύ μέχρι τη δεκαετία του 1980. Αξιοποιώντας, επομένως, τις παρατηρήσεις του Χάρβαρντ και άλλων αστεροσκοπείων, μπορούμε να έχουμε πρόσβαση σε παρατηρήσεις που φτάνουν μέχρι το 1880 περίπου, δηλαδή έναν αιώνα πίσω.
Για αυτό τον λόγο βρίσκονται σε εξέλιξη δύο μεγάλα προγράμματα, τα οποία έχουν ως στόχο την ψηφιοποίηση αυτών των αρχείων.
Το πρόγραμμα DASCH (Digitized Access to a Sky Century at Harvard) είναι ένα πρόγραμμα ψηφιοποίησης του Harvard College Observatory το οποίο έχει ως σκοπό να αξιοποιήσει τις ενός αιώνα παρατηρήσεις που έχουν συσσωρευτεί από το 1880 έως το 1990 στο Χάρβαρντ καθιστώντας τες προσβάσιμες στα εργαλεία της σύγχρονης έρευνας. Σκοπός του προγράμματος δεν είναι απλώς να μετατραπούν οι φωτογραφικές πλάκες σε ψηφιακές εικόνες, αλλά να παραχθούν και αξιόπιστες φωτομετρικές μετρήσεις των αστεριών που περιέχονται σε αυτές. Όπως χαρακτηριστικά αναφέρεται στην ιστοσελίδα του προγράμματος (https://projects.iq.harvard.edu/dasch), οι μετρήσεις αυτές θα είναι σαν χρονοκάψουλες, δίνοντας τη δυνατότητα στους επιστήμονες να ανακτήσουν παρατηρήσεις αστέρων με διάρκεια σχεδόν ενός αιώνα ενώ τα ίδια αστέρια παρατηρούνται με σύγχρονα όργανα μόλις τις τελευταίες τρεις - τέσσερις δεκαετίες.
Εξίσου, όμως, ανεκτίμητη είναι και η ίδια η εργασία των γυναικών του Χάρβαρντ, οι οποίες μελέτησαν χιλιάδες από αυτές τις φωτογραφικές πλάκες και παρήγαγαν αμέτρητες σημειώσεις με μετρήσεις και συμπεράσματα. Προκειμένου να δημιουργηθεί μια ολοκληρωμένη βάση δεδομένων, η οποία να περιέχει πληροφορίες για τον αστρονόμο που έλαβε τις παρατηρήσεις, το τηλεσκόπιο που χρησιμοποιήθηκε και την ερευνήτρια που τις μελέτησε, το πρόγραμμα PHAeDRA (Preserving Harvard’s Early Data and Research in Astronomy) έχει ως σκοπό την ψηφιοποίηση των σημειώσεων των υπολογιστών του Χάρβαρντ. Το πρόγραμμα αυτό είναι στην ουσία ένα πρόγραμμα επιστήμης των πολιτών μέσω του οποίου δίνεται η δυνατότητα σε εθελοντές να αντιγράψουν τα σημειωματάρια των γυναικών σε ψηφιακή μορφή και να επιμεληθούν την εργασία που έχουν κάνει άλλοι εθελοντές. Στη συνέχεια, το προσωπικό του Χάρβαρντ εγκρίνει ή παραπέμπει για περαιτέρω επιμέλεια τα σημειωματάρια. Περισσότερες πληροφορίες και πρόσβαση στο πρόγραμμα PHAeDRA για εθελοντές μπορούν να αναζητηθούν στον εξής σύνδεσμο: https://library.cfa.harvard.edu/project-phaedra
Η συμβολή των γυναικών του Χάρβαρντ στην Αστροφυσική
Για τους εκτενείς και λεπτομερείς υπολογισμούς που απαιτούσε η επεξεργασία των φωτογραφικών παρατηρήσεων, το Αστεροσκοπείο του Χάρβαρντ προσλάμβανε γυναίκες με πανεπιστημιακή εκπαίδευση. Η εκπαίδευση των γυναικών στις επιστήμες δεν ήταν κάτι δεδομένο εκείνη την εποχή, αλλά είχε ήδη καταστεί εφικτή στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής και σε κάποιες ευρωπαϊκές χώρες λόγω της θέσπισης γυναικείων κολεγίων. Οι απόφοιτες αυτών των κολεγίων είχαν προχωρημένες γνώσεις στα Μαθηματικά και στις επιστήμες, χωρίς όμως απαραίτητα να τους αναγνωρίζεται από την ανδροκρατούμενη επιστημονική κοινότητα της εποχής το status ενός επιστήμονα. Θεωρούνταν λοιπόν συχνά ότι είναι οι καταλληλότερες για τις θέσεις των υπολογιστών, καθώς θα μπορούσαν να αφοσιωθούν σε εργασίες ρουτίνας, ενώ οι άνδρες συνάδελφοί τους θα είχαν την ευθύνη του χειρισμού των τηλεσκοπίων και των οργάνων παρατήρησης. Συχνά αναφερόμαστε στο προσωπικό αυτό ως ανθρώπινοι υπολογιστές ή απλά υπολογιστές.
Ωστόσο, όπως αποδείχθηκε, η συμβολή αυτών των υπολογιστών δεν περιορίστηκε μόνο σε διεκπεραιωτικές εργασίες. Μέσω της εντατικής μελέτης του ουρανού και σε συνδυασμό με τις εντυπωσιακές εξελίξεις στη Φυσική του 19ου και 20ού αιώνα, η Αστρονομία άρχισε να μετατοπίζεται από μια απλή παρατήρηση και καταγραφή των φαινομένων σε μια προσπάθεια κατανόησης της φύσης των αστεριών και των νεφελωμάτων και στη συνέχεια του σύμπαντος. Ήταν η εποχή που γεννιόταν η Αστροφυσική όπως τη γνωρίζουμε σήμερα και οι γυναίκες αστρονόμοι του αστεροσκοπείου του Χάρβαρντ, όπως η Williamina Fleming, Annie Jump Cannon, Henrietta Swan Leavitt, Antonia Maury και η Cecilia Payne-Gaposchkin ήταν πρωτοπόρες σε αυτές τις εξελίξεις. Απέκτησαν ευρεία αναγνώριση τόσο στην Αμερική όσο και στην Ευρώπη και η έρευνά τους διαμόρφωσε σε πολύ μεγάλο βαθμό την Αστροφυσική όπως τη γνωρίζουμε σήμερα.
Η εργασία των γυναικών αυτών οδήγησε κατ’ αρχάς σε ένα λεπτομερές σύστημα ταξινόμησης των αστεριών σε κατηγορίες (η Φασματική Ταξινόμηση του Χάρβαρντ), το οποίο με τη σειρά του άνοιξε τον δρόμο για τη θεωρητική περιγραφή της εσωτερικής δομής και της εξέλιξης των αστεριών. Επιπλέον, μελετώντας τις μεταβολές της λαμπρότητας συγκεκριμένης κατηγορίας αστεριών, μας δόθηκε η δυνατότητα να μετρήσουμε αποστάσεις στο σύμπαν και να ανακαλύψουμε ότι ο γαλαξίας μας δεν είναι μοναδικός, καθώς πολλά από τα «νεφελώματα» που παρατηρούνταν έως τότε με τα τηλεσκόπια βρίσκονταν σε τεράστιες αποστάσεις και αποτελούσαν και αυτά ξεχωριστούς γαλαξίες. Τέλος, με τη λεπτομερή μελέτη των φασμάτων μάθαμε από τι είναι φτιαγμένα τα αστέρια και το Σύμπαν. Χάρη σε αυτές τις ανακαλύψεις σήμερα κάνουμε λόγο για Αστροφυσική.
Πρόσφατα, η δημοσιογράφος επιστημονικών θεμάτων και συγγραφέας Dava Sobel αποτύπωσε τις ιστορίες και τη συμβολή των γυναικών υπολογιστών του Χάρβαρντ κατά τις δεκαετίες από το 1880 έως τα μέσα του 20ού αιώνα σε ένα εξαιρετικό βιβλίο με τίτλο “The Glass Universe. How the ladies of the Harvard Observatory took the measures of the stars”.
Γιάννης Κοντογιάννης
