测量星星的女士：她们见证了摄影术与光谱学兴起的时代

哈佛天文台是世界上最早雇用女性担任计算员的机构。起初，这些女计算员来自天文台常驻天文学家的妻子、姐妹和女儿，她们计算和解译男同事夜晚观测的结果。随后，越来越多的女子学院毕业生加入其中，她们见证了摄影术与光谱学兴起的时代。

本文选自《玻璃底片上的宇宙：哈佛天文台与测量星星的女士》一文，为该书的第四章《新星》部分内容，已获得出版社授权刊发。

原文作者｜[加]瓦茨拉夫·斯米尔

《玻璃底片上的宇宙：哈佛天文台与测量星星的女士》，［美］达娃·索贝尔 著，肖明波 译，后浪丨浙江教育出版社2024年4月版。

小小的一片天堂。那是观看撑在她面前的这块玻璃片的一种方式。它只有相框那么大，宽8英寸，长10英寸，厚度与窗玻璃差不多。它一面涂着一层薄薄的感光乳剂，如今那上头定格着数千颗星星，就像被困在琥珀中的小昆虫。天文台的某个男人在室外待了一整晚，转动着望远镜，捕捉了这幅图像，以及其他十来幅星空图。当她在上午9点抵达天文台时，这些图像就在那堆玻璃底片上，等着她来处理。室内温暖而干燥，她身穿羊毛长裙，在群星间“奔波”。她要确定它们在天穹中的位置，测量它们的相对亮度，研究它们的星光随时间发生的变化，提取有关它们化学成分的线索，偶尔也会做出一项可以上新闻的新发现。在她身边，还坐20位女士，都在做着同样的工作。

哈佛天文台从19世纪末开始，就给女士们提供了这一独特的工作机会。对一家科研机构而言，这是很难得的；对哈佛大学这样一个男性主导的世界而言，也许更是非同寻常的。但是，台长在用人方面富有远见，再加上他要在长达几十年的时间里，致力于对夜空进行系统的拍摄，这为女性开创了一片在玻璃宇宙中工作的天地。这些项目的经费，主要来源于两位始终对天文学情有独钟的女性巨额财产继承人：安娜·帕尔默·德雷伯（Anna Palmer Draper）和凯瑟琳·沃尔夫·布鲁斯（Catherine Wolfe Bruce）。

这个庞大的女职工团队，有时被戏称为“娘子军”，其成员有老有少。她们或者擅长数学，或者是专心致志的观星者，也有一些人在两方面都很擅长。她们中一些人是新近成立的一些女子学院的毕业生，而另外一些人只有高中文凭，她们依靠的是天赋才能。甚至在女性赢得投票权之前，她们中的好几位就已凭着自己做出的贡献，在天文学史上取得了崇高的地位：威廉明娜·弗莱明（Williamina Fleming）、安东尼娅·莫里（Antonia Maury）、亨丽埃塔·斯旺·莱维特（Henrietta Swan Leavitt）、安妮·江普·坎农（Annie Jump Cannon）以及塞西莉亚·佩恩（Cecilia Payne）。

天空中最让天文学家吃惊的是，在原来什么也没有的地方，突然出现了一颗新星。充满传奇色彩的丹麦天文学家第谷·布拉赫（Tycho Brahe），在某个夜晚观测天空并看到这一景象时，称之为“世界创始以来，整个自然界中展现出的最大奇迹”。第谷将自己目睹的这次1572年奇迹，记录在《论新星》（De nova stella）中。他在文中据理力争：亚里士多德称天空永恒不变是错误的。这颗新星突然出现，随即又在一年后消失无踪，都证明了月球之外的天域是可能发生变化的。

在第谷于1601年去世后不久，另一颗新星突然迸发出夺目的光彩。在帕多瓦的伽利略和在布拉格的约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）两人，都观察到了1604年这颗璀璨的新星，它太亮了，连着三个多星期，在大白天都能看到。尽管在接下来的几个世纪里，再也没有出现与之相当的肉眼可见的新星，但是在1670年和1892年之间，有几位幸运的天文学家，刚好将他们的望远镜在正确的时间对准了正确的方位，又发现了七颗新星。再后来，米娜·弗莱明也发现了一颗。1893年10月26日，当她俯身于光学实验台之上，用放大镜对新近从秘鲁寄来的照相底片进行常规性查看时，她捕捉到一颗恒星，具有新星所特有的光谱——十几条显眼的氢线，条条都很明亮。

台长发电报将这个令人兴奋的消息告诉了索伦·贝利，就是他在3个多月前的7月10日拍摄了这张照片。皮克林希望，贝利拍的新照片，可以揭示那颗新星还遗留了什么东西——如果还有遗留的话。同时，弗莱明太太通过照相底片回溯过去，看它出现之前是怎样的情形，但是在同一个区域以前的照片上，没有发现任何踪迹。这颗恒星以前肯定非常黯淡，然后再从默默无闻一跃而成七等星。

威廉明娜·佩顿·史蒂文斯·弗莱明刚开始是皮克林家的女佣，但后来创建了一套通过光谱进行分类的恒星分类体系。《玻璃底片上的宇宙》内文插图。

这颗新星所在的星座，是法国天文学家尼古拉斯·路易斯·德拉卡伊（Nicolas Louis de Lacaille），在18世纪中叶向南航行时确定并命名的。其他人也许会在那里看到野兽或神灵，拉卡伊看到的却是14种现代科学仪器，从显微镜座（Microscopium）和望远镜座（Telescopium），到唧筒座（Antlia或air pump）和矩尺座（Norma，原来叫Norma et Regula，即勘测员用的角尺与直尺）。

如今，多亏了弗莱明太太，这个小小的毫不起眼的矩尺座声名鹊起，成了用光谱摄影术探测到的第一颗新星的家。有历史记载以来，人们只不过观测到了10颗新星，而这第10颗是属于她的。

在矩尺座新星之前的最近一颗，是1891年发现的新星。一位爱丁堡业余天文爱好者，借助望远镜目视观测到它后，用匿名明信片提醒了苏格兰皇家天文学家（Scottish astronomer royal）。这次及时的通报，使得牛津和波茨坦的天文台，在发现它之后的几天内就对它进行了拍摄。

如今，皮克林将那颗新星的光谱照片和矩尺座新星的光谱照片并排放在一起。两者几乎完全相同。它们合在一起，为“由M. 弗莱明太太”做出的新发现，给出了理想的阐释。皮克林在11月初向《天文学与天体物理学》投稿，报告了这个新发现。他在文中指出：“这两颗新星之间的相似性很有意思，因为如果可以用其他新星证实，那就表明它们属于一个化学组成和物理条件都彼此类似的独特类型。”更重要的是，它们的相似性使弗莱明太太能做出这一发现——而在她继续对亨利·德雷伯纪念项目收集的光谱进行筛选时，这种相似性有可能会指引她找到其他新星。

弗莱明太太（站在后面）赢得了监管其他女性计算员的地位，并获得了天文照片馆馆长这一令人垂涎的哈佛头衔。《玻璃底片上的宇宙》内文插图。

皮克林将新星——任何新星——当作最终的变星。新星在他定义的五种变星中名列第一。正如天文学家在努力理解恒星性质的过程中，将大量的恒星根据颜色、亮度或光谱分成了不同类别，更罕见的变星也可以根据它们的表现形式进行分类。新星，是一颗“暂星”，它在其生命周期中只闪耀和消隐一次。这样一来，它短暂的光彩就使其所属的类型Ⅰ，跟“长周期”的类型Ⅱ区分开来；后者经历的是缓慢的周期变化，历时一两年，由皮克林的志愿者业余团队进行监视。类型Ⅲ只会发生微小的变化，用小望远镜不容易追踪到；类型Ⅳ在短时间里会发生连续的变化；而类型Ⅴ表现为“食双星”，即周期性地遮挡对方光线的一对恒星。

对新星亮度急剧提升的原因，人们只有感到惊叹的份儿。某种东西（也许是恒星碰撞？）让恒星释放并点燃了巨量的氢气。两颗最近发现的新星的光谱，完美地描绘出了氢气燃烧的景象。如果皮克林早点意识到了这次爆发，而不是在该事件发生之后的15个星期才觉察，他有可能会追踪到矩尺座新星缓慢的衰落，看着它明亮的谱线逐渐变暗，直到光谱恢复到一颗正常恒星的模样。

本文经出版社授权刊发。 原文作者：［美］达娃·索贝尔；摘编：何也；编辑：张进；导语校对：柳宝庆 未 经新京报书面授权不得转载，欢迎转发至朋友圈。 文末含《新京报·书评周刊》2023合订本广告。

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