改變了天文學的女天文學家

亨利埃塔·斯旺·利維特，20世紀宇宙革命的先驅

在19世紀的世界，女性接受教育并不是一件普遍的事。不過出生于1868年7月4日的亨利埃塔·斯旺·利維特比較幸運，她做牧師的父親讓她接受了良好的教育。1892年，亨利埃塔·斯旺·利維特從拉德克利夫學院（現已并入哈佛大學）畢業，獲得文學學士學位。大學期間，她還在哈佛大學天文臺學習了天文學課程，并在第二年參加了天文學研究生課程。然而，在上大學后不久就開始的疾病使她幾乎完全失聰。

19世紀80年代后期，哈佛大學天文臺開啟了一項記錄天空中每個星星的位置、亮度和顏色的巨大項目。當時，天文臺主任愛德華·查爾斯·皮克林的助手辭職，畢業后就失業的亨利埃塔·斯旺·利維特于1893年得到了這個職位，負責給世界各地的天文望遠鏡拍攝的星空照片中的恒星計數并編目，但是沒有薪水。

亨利埃塔·斯旺·利維特每天都重復著檢查照相玻璃板，然后計算、測量、在登記簿中記錄觀察結果的工作。這項工作非常乏味，需要異乎尋常的耐心和細心。這些玻璃板非常易損，目前只有約50萬張保存了下來。

大約7年后，她的工作終于得到了認可，成為一名正式的工作人員，每小時的薪水是30美分。然而，與其他女性一樣，她被禁止使用望遠鏡。愛德華·皮克林安排她專門負責在麥哲倫云中尋找變星。這項工作的主要內容是對比同一片天空的兩張玻璃底片，一張是記錄恒星亮度較暗時的負片，一張是記錄恒星較亮時的正片。亨利埃塔·斯旺·利維特要將兩張底片上的恒星仔細排列，并用放大鏡依次檢查每顆恒星。這些恒星亮度的任何變化都會表現為較暗恒星周圍的白色小

光暈。如果她發現這類光環，就記錄相應的恒星的位置，并調取同一天區數周或數月以來的玻璃底片，尋找其變化規律。

亨利埃塔·斯旺·利維特非常擅長這項工作。她可以用自己獨特的方法系統地在成千上萬的玻璃底片中連續工作幾個小時。此時，她已經完全失聰。據說，皮克林會帶領參觀者到她工作的地方看她工作，但她因為失聰而對此一無所知。這也正好讓她可以更加集中精神工作。普林斯頓大學的一位天文學家在給愛德華·皮克林的一封信中說：“利維特小姐在尋找變星這項工作中的角色無人能及。”

她做這項工作大約有10年，在麥哲倫云中發現了1777顆變星。更天才的是，她發現，恒星較亮時脈沖緩慢，較暗時脈沖迅速。她認為麥哲倫云中的所有恒星與地球的距離應該大致相同，所以如果她知道脈沖率，就可以計算恒星的亮度。她在工作中注意到，小麥哲倫云中的一些變星光變周期越長，絕對星等也越高。如果她能準確地測量這種變星的亮度，就可以計算出那顆恒星或包含這些恒星的星座與我們的距離。所以，只要找到一個準確的光度，這些變星就可以作為標準燭光，測量整個星座的位置。1908年，她在哈佛大學天文觀測臺發表了初步研究結果。4年后，她寫了一份后續文件，證實了她的發現：造父變星從明亮到暗淡的變化呈明顯的周期性。

在利維特之前，天文學家主要用視差來確定恒星之間的距離。使用這個方法，他們要在不同的時間，例如相隔6個月，拍攝同一恒星的圖像，然后根據兩次拍攝時地球所處的位置之間的距離和地球的兩個位置與恒星構成的角度來計算地球與恒星的距離。這種方法在計算距地球10萬光年以內的恒星的距離時是準確的。

亨利埃塔·斯旺·利維特（右）與另一位女天文學家安妮·坎農（左），1913年。

丹麥天文學家赫茨普龍使用視差法在1913年確定了幾個造父變星的距離，并校準了利維特定律。現在，天文學家通過測量造父變星的周期和表觀亮度，就可以確定其真實亮度，并計算出其

距離。利用校準后的利維特定律，天文學家可以確定1000萬光年之內的天體與地球之間的距離。

在利維特所處的時代，大多數天文學家認為銀河系就是整個宇宙。在1923年至1924年，埃德溫·哈勃和米爾頓·赫馬森通過設置在威爾遜山上的新的100英寸（254厘米）胡克望遠鏡發現了一個暗弱的螺旋形星云仙女座（M31）的造父變星。他們使用利維特的方法確定了仙女座星云的距離，令人驚訝的是，仙女座與我們的距離遠達250萬光年！銀河系直徑只有大約10萬光年，所以仙女座不可能位于銀河系內，它很可能是一個單獨的星系。

哈勃和赫馬森又在其他幾個星云中發現了造父變星，通過計算，發現這些星云也是分離的星系。他們得出結論，銀河系只是宇宙中許多星系中的一個！現在，我們已經知道，在我們可見的宇宙中有超過2000億個星系。

1927年，比利時天文學家喬治·亨利·約瑟夫·愛德華·勒梅特（他還是一名牧師）使用哈勃和赫馬森的數據和廣義相對論，做出了一個更奇怪的預測——我們的宇宙正在膨脹。兩年后，哈勃獨立發表了星系紅移與距離之間的線性關系。1931年，勒梅特提出，我們現在的宇宙始于大爆炸。也就是說，亨利埃塔·斯旺·利維特的突破，開啟了20世紀的宇宙革命。

利維特在哈佛大學天文臺發表了大約25篇論文。盡管這樣，她一直都只是皮克林的實驗室助理， 直到1921年哈羅·沙普利擔任哈佛大學天文臺的主管，她才被任命為攝影測光部主管。不幸的是，不久之后利維特就死于癌癥。

1924年，瑞典皇家科學院寫信給天文臺，提名利維特為當年的諾貝爾獎獲得者，但此時，她已經去世3年了。