發表日期 3/16/2022, 8:00:27 PM
“天纔少年天文學傢”這個人設,並不多見。
今天就來介紹一個非常冷門的少年天文學傢:18世紀末的英國聾啞[1]天文學傢John Goodricke(1764-1786)。
為啥叫“少年”呢,他因為肺炎去世[2]的時候,隻有21周歲;而根據他的觀測記錄,他正式的天文觀測是17歲開始的――他的全部職業生涯,就集中在17-21歲這短短4年多的時間裏。
而他在短短幾年內取得的天文學成就,卻為他在去世前夕贏來瞭英國皇傢學會會員的身份,足以稱之為「天文學傢」瞭。
成就:開闢瞭天文的一個子學科
我們知道有一類恒星的亮度會發生變化,也就是所謂的“變星”。不晚於中世紀的天文學傢已經知道幾顆亮度變化的恒星,但是他們並沒有以科學方法具體觀測、記錄這些恒星的亮度變化。
而John Goodricke則可以說是變星這個研究領域的開創者――他在短暫的生命裏記錄、研究過的變星,涵蓋瞭最重要的兩種變星:食變雙星和造父變星。
食變雙星的代錶――大陵五
他測量的周期比現代值隻差8秒!
他研究的第一個重要變星是英仙座 β(上圖中的Algol),中文名“大陵五”。這是一顆能在2.1等到3.4等之間光變的恒星――相當於亮度變化3倍多,肉眼看也非常明顯。
而且這顆星的光變很有特點:
大部分時候亮度比較穩定,偶爾會突然快速變暗,再快速變亮。
當時Goodricke精確地測量瞭這顆星的光變周期。更重要的是,他就光變原因提齣瞭猜想,認為可能有兩種原因:
這顆星帶有行星,偶爾會遮擋母星
這顆星有一個大黑子,周期性轉過來造成亮度下降
後來他的發現被轉到當時英國天文學大佬赫歇爾那裏,赫歇爾覺得應該是第二種解釋比較靠譜,年輕的Goodricke也就沒再堅持。但後來我們知道,第一種解釋更接近事實真相。
實際上大陵五是在一個雙星係統中[3 ],軌道平麵側對地球。這樣每次比較暗的大陵五B(黃色)轉到比較亮的大陵五A(藍色)前麵時,會遮擋住A的光,導緻整體亮度大幅下降。
這在現代大望遠鏡得到的畫麵中看的很清楚:
能發現這樣一種類型的變星並且給齣非常接近事實的解釋,已經足以名垂天文學史瞭。
而這位開掛的小兄弟,還發現瞭一顆另一種類型的變星――
造父變星的代錶――造父一
這是哈勃發現宇宙的工具!
造父一是仙王座δ的中文名, 這顆變星也是Goodricke發現的 。而它的光變規律,和食變雙星明顯不同:
緩慢變暗-快速變亮,如此循環。
後來天文學傢發現這類變星有很多,而且有個特彆顯著的特點――它的亮度(消除距離因素後的亮度,也就是光度),和周期有關。
光變周期越長,也就越亮。
這個規律太有用瞭,可以用它計算造父變星的距離,從而讓天文學傢獲得一把丈量宇宙的尺子。
後來哈勃就是用這招,判斷齣瞭仙女座大星雲不是個星雲,而是個星係。
又用這招,發現瞭宇宙膨脹。這是後話。
一個5歲就失聰的聾啞人,15歲開始學天文、17歲開始科學觀測,為什麼能在短短4年的職業生涯中,做齣這樣重大的發現?
其實沒必要用“天纔神童”來解釋。要解釋的話, 除瞭當然要肯定他個人的求知欲、毅力、敏銳和科學思維,還應該說明他超越絕大部分同時代人的傢庭條件 :
1、他有個天文學傢鄰居、發小、遠房親戚
叫Edward Pigott,比他大11歲。正是他帶領Goodricke開始正式的天文觀測,兩人也經常一起討論觀測中的發現,以及背後的原因。
而且實際上第一個被發現的造父變星就是Edward Pigott發現的天鷹座η,隨後幾個月纔有Goodricke發現造父一。隻不過後來造父變星(Cepheid Variables)用Goodricke發現的造父一(δ Cepheid)來命名而已。
而Edward Pigott的父親,Nathaniel Pigott,也是個天文學傢,而且跟赫歇爾關係不錯。Goodricke後來成為英國皇傢學會的會員,就是Nathaniel Pigott等人提名的。
2、他生於世傢望族
1533年,Goodricke傢族就有個Thomas Goodricke,當瞭劍橋郡宗教重鎮Ely的大主教。就是在這座宏偉的教堂:
大主教的兄弟Henry Goodricke,成為下麵這個大house的總管,後來傢族就定居在此:
1641年,Goodricke傢族的一個祖宗,也叫John,在英國內戰前夕,因為輔佐國王有功,成為傢族第一代男爵。
第二代Goodricke男爵在1680年前後擔任過英國駐西班牙大使;
少年天文學傢的爺爺在1770年前後擔任過英國駐瑞典特使;
少年天文學傢的父親當過國會議員、樞密院成員。
這樣的傢庭背景,讓一個18世紀的聾啞兒童,可以在專門的聾啞學校學習,得到良好的基礎教育。可以讓天文學傢父子悉心傳幫帶,及時寫推薦信、提名信。
15歲時,Goodricke的天文學課程筆記
作為聾啞人沒有放棄生活的希望,作為富傢子弟沒有遊手好閑玩物喪誌。
作為天文學傢,他夜夜觀測積勞成疾。所以不必說什麼“天纔少年”,隻是――
比你有錢,還比你努力。
注:
[1] 據說是5歲時得猩紅熱導緻失聰
[2] 相傳是經常半夜進行天文觀測凍病的
[3] 實際上是三星係統,但是第三顆比較遠先不考慮瞭