Vom Dienstmädchen zur Astronomin: Sie machte die Beschwerde des Professors „Mein Dienstmädchen macht das besser als Sie“ wahr … | Frauentag

Das Wort „Computer“ entstand lange vor der Erfindung von Computern. Damals bezog sich dieser Begriff auf Computerbediener, die mechanische Statistik- und Berechnungsarbeiten durchführten. Die erste schriftliche Erwähnung eines Rechners stammt aus dem Jahr 1613. Astronomen der Renaissance bezeichneten sich selbst oft als „Mathematiker“ und verwendeten häufig einen „Rechner“, um Aufgaben wie die Berechnung der Planetenpositionen zu unterstützen. Viele berühmte Astronomen der Zeit (wie etwa Johannes Kepler) arbeiteten unter ihrem Mentor als Rechner. „Ein Zimmermädchen kann diese Arbeit besser machen als Sie!“

In dieser Ära, als die moderne astronomische Forschung allmählich in Gang kam, strömten riesige Mengen astronomischer Daten in die Observatorien, was zu einer großen Redundanz führte. Viele Observatorien mussten die Zahl ihrer Computermitarbeiter erhöhen, um die Arbeitseffizienz zu gewährleisten. Dies setzte die Observatorien jedoch einem enormen finanziellen Druck aus.

Auch Edward Charles Pickering, der damalige Direktor des Harvard College Observatory (später Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), hatte mit gravierenden Personal- und Finanzierungsproblemen zu kämpfen.

Aufgrund der damaligen Zwänge waren Frauen damals von wissenschaftlichen Forschungstätigkeiten grundsätzlich ausgeschlossen und Computer wurden grundsätzlich nur als männliche Mitarbeiter eingestellt. Allerdings war die Zahl der weiblichen Arbeitskräfte nicht geringer als die der männlichen und Pickering erkannte auch das Potenzial von Frauen als Computerkauffrauen. Pickering erwähnte einmal, dass er „sehr frustriert über die Ineffizienz seiner männlichen Assistenten war und sogar seine Dienstmädchen die Sortier- und Rechenarbeit besser erledigten“. Außerdem waren die Löhne männlicher Angestellter damals im Allgemeinen viel höher als die der Frauen, sodass Pickering bei gleichem Budget mehr Rechnerinnen für die Arbeit einstellen konnte.

Pickering war von Natur aus ein Mann, der zu seinem Wort und seinen Taten stand. Die erste Computerfrau, die er einstellte, war tatsächlich das Hausmädchen Williamina Fleming .

Wilhelmina Fleming. Bildquelle: Wikipedia

Fleming arbeitete im Alter von 14 Jahren als Lehramtsstudentin. Nachdem sie als Dienstmädchen gearbeitet hatte, wurde ihr von Pickerings Frau empfohlen, eine Teilzeitstelle in der Verwaltung des Observatoriums anzutreten. Anschließend trat sie unter Pickerings Anleitung als Gründungsmitglied dem Team von Harvard Computers bei.

Im Jahr 1886 spendete Mary Anna Draper, die Witwe des Astronomen Dr. Henry Draper, dem Harvard Observatory großzügig eine große Geldsumme und das Teleskop von Dr. Drake, um Frauen Arbeitsplätze zu verschaffen und die Forschungsprojekte ihres verstorbenen Mannes abzuschließen.

Bald darauf schlossen sich auch Frauen wie Antonia Maury, Anna Winlock und Annie Jump Cannon der Gruppe der Harvard-Computer an.

Harvard-Computer im Einsatz, darunter Levitt, Cannon, Fleming und Murray. Bildnachweis: Harvard Observatory

Innerhalb weniger Jahre stellten Pickering und sein Computerteam den weltweit ersten groß angelegten Sternenkatalog mit Sternspektren fertig und veröffentlichten ihn – den Henry Draper Catalogue (abgekürzt HD), der mehr als 10.000 Sterne umfasste. Dieses Sternsymbol wurde mehrmals verbessert und modifiziert und bildet die Grundlage des aktuellen Systems zur Klassifizierung des Sternspektrums.

Pickering stellte mehr als 80 weibliche Computer ein, um ihn bei seiner Arbeit zu unterstützen. Die astronomische Gemeinschaft nannte das Harvard-Computerteam sogar scherzhaft „Pickerings Harem“. Die Arbeitsfähigkeiten dieser Computerinnen waren jedoch außergewöhnlich und es war ihnen bestimmt, in der Geschichte der modernen Astronomie bedeutende Spuren zu hinterlassen.

Der Herrscher, den sie fanden

In den Anfängen der Astronomie beruhten Entfernungsmessungen hauptsächlich auf der Triangulation. Bei dieser Methode müssen Beobachter zwei verschiedene Zeitpunkte im Jahr auswählen, an denen sich die Erde um die Sonne dreht, um den Höhenwinkel eines Himmelskörpers zu messen und anhand dieser beiden Daten die Entfernung zwischen dem Himmelskörper und der Erde zu berechnen. Da diese Methode jedoch extrem hohe Anforderungen an die Beobachtungsgenauigkeit stellt, ist der Bereich der Entfernungen, die genau gemessen werden können, im Wesentlichen auf die Milchstraße beschränkt.

Es ist bemerkenswert, dass den Menschen damals noch nicht klar war, dass die Ausdehnung des Universums weit über die Milchstraße hinausging.

Im Jahr 1903 erhielt Henrietta Swan Leavitt eine Antwort von Pickering und beendete entschlossen ihre Arbeit als Kunstassistentin in Wisconsin und kehrte als „Harvard-Computer“ zum Harvard-Observatorium zurück. Für sie ist dies möglicherweise die letzte Chance in ihrem Leben, ihre Träume zu verwirklichen.

Henrietta Swan Levitt. Bildquelle: Wikipedia

Levitt besuchte das Radcliffe College (eines der Seven Sisters Colleges in den Vereinigten Staaten, das später in die Harvard University eingegliedert wurde) und erhielt in seinem Astronomiekurs die Note 1-. Allerdings läuft nicht immer alles nach Plan. Während ihrer Abschlussfahrt erkrankte Levitt schwer und erlitt einen fortschreitenden Hörverlust. In den folgenden Jahrzehnten verlor sie fast ihr gesamtes Gehör.

Obwohl sie versuchte, bei Pickering einen Master-Abschluss in Astronomie zu machen und sich dem Computerteam von Harvard anschloss, zwang sie ihre Krankheit, ihr Studium abzubrechen und nach Wisconsin zu ziehen, wo sie Kunstassistentin am Beloit College wurde. Sechs Jahre später verschlechterte sich sein Zustand zunehmend und Levitt erkannte, dass er nicht länger zu irgendeiner Arbeit fähig war. Er bat Pickering schriftlich um Hilfe und bewarb sich um eine Rückkehr an das Harvard-Observatorium.

Pickering stimmte zu.

Unter Berücksichtigung der Kommunikationsprobleme beauftragte Pickering Leavitt nicht mit Forschungsaufgaben, die eine häufige Kommunikation erforderten, wie etwa die Klassifizierung von Sternen. Stattdessen beauftragte er sie, ausschließlich die veränderlichen Sterne zu untersuchen, die in der Großen und Kleinen Magellanschen Wolke beobachtet wurden. Der Hauptinhalt ihrer Arbeit bestand darin, die in den fotografischen Filmen des Observatoriums festgehaltene Sternleuchtkraft zu messen und aufzuzeichnen. Da das System zur Klassifizierung von Sternen damals noch nicht perfekt war, war es sehr schwierig, veränderliche Sterne zu bestätigen, was von den Forschern viel Geduld und Konzentration erforderte.

Die Unfähigkeit, Geräusche zu hören, schien Levitt in diesem Moment dabei zu helfen, konzentriert zu bleiben, da sie den veränderlichen Stern so schnell fand. Unter einer großen Anzahl von Fotos entdeckte sie 1.777 veränderliche Sterne, von denen 47 Cepheiden waren, wodurch sich die Stichprobenstatistik veränderlicher Sterne zu dieser Zeit um mehrere Größenordnungen erhöhte.

Ein Cepheidenstern ist ein Stern, dessen Leuchtkraft sich periodisch ändert und der, ähnlich wie beim Atmen, immer wieder zwischen den hellsten und dunkelsten Helligkeitsstufen wechselt. Da der erste entdeckte und umfassend untersuchte veränderliche Stern dieser Art Delta Cephei oder Cepheid im alten chinesischen astronomischen Namenssystem war – Cepheid war einer der alten Sternennamen und gehörte zum Wei-Haus unter den sieben nördlichen Häusern der Achtundzwanzig Häuser – wird dieser durch Delta Cephei repräsentierte veränderliche Sterntyp Cepheiden genannt.

Beim Zusammenstellen der Ergebnisse zu den Cepheiden fiel Levitt auf, dass es in der Periode und Stärke der Helligkeitsänderungen der Cepheiden ein gewisses Muster zu geben schien. Daher verbrachte sie mehrere Jahre damit, die Beziehung zwischen der Leuchtkraft und der Lichtschwankungsperiode der Cepheiden zusammenzustellen und zu analysieren.

Leavitt hatte großes Glück. Die veränderlichen Sterne, die sie beobachtete, befanden sich in idealen Positionen. Sie befanden sich alle in der Kleinen Magellanschen Wolke und hatten ungefähr die gleiche Entfernung von der Erde, sodass die Auswirkung des Entfernungsfaktors auf die Leuchtkraft im Wesentlichen die gleiche war.

Leavitt stellte überrascht fest, dass die helleren veränderlichen Sterne tendenziell längere Helligkeitsperioden aufwiesen. Sie veröffentlichte diese Erkenntnisse in einem Artikel aus dem Jahr 1908 und bestätigte in den folgenden Jahren, dass bei Himmelskörpern wie den Cepheiden eine Beziehung zwischen der Periode der Lichtvariation und der Lichtintensität (Perioden-Leuchtkraft-Beziehung) besteht, d. h., die Leuchtkraft eines pulsierenden veränderlichen Sterns ist proportional zum Logarithmus seiner Periode. Diese Beziehung wurde später Levitts Gesetz genannt.

Leavitt erkannte dann, dass , obwohl die Entfernung zur Kleinen Magellanschen Wolke zu diesem Zeitpunkt unbekannt war, unter der Prämisse, dass die Perioden-Leuchtkraft-Beziehung gültig war, die Entfernungen zwischen allen Cepheiden-Veränderlichen und der Erde abgeleitet werden konnten, solange die Entfernung zwischen einem beliebigen Cepheiden-Veränderlichen und der Erde bekannt war.

Kleine Magellansche Wolke. Copyright-Bilder in der Galerie. Der Nachdruck und die Verwendung können zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen.

Dies ist ein Lineal, ein Himmelslineal, mit dem sich das Universum vermessen lässt. Dieser als Entfernungsskala nutzbare Himmelskörper wurde später als Standardkerze bezeichnet.

Das von Himmelskörpern ausgestrahlte Licht wird auf seiner Ausbreitung im Universum mit zunehmender Entfernung schwächer. Daher können wir, sofern wir die tatsächliche Leuchtkraft der entsprechenden Himmelskörper kennen, anhand der beobachteten Leuchtkraft auf ihre Entfernung schließen, genau wie bei den Kerzenflammen mit bekannter Standardhelligkeit im Universum. Daher stammt auch der Name der Standardkerze.

Diese Standardkerzen stellen die Entfernungsskala im Universum dar, und jeder Himmelskörper kann seine Position anhand der Standardkerzen in seiner Nähe bestimmen. Beobachtungen der Eigenschaften von Sternen und Galaxien sowie verschiedene Studien der Kosmologie basieren allesamt auf Entfernungsmessungen mit Standardkerzen.

Cepheiden, deren tatsächliche Leuchtkraft bestimmt werden kann, solange ihre Periode bekannt ist, sind ein guter Typ von Standardkerze, da sie in fast allen Galaxien weit verbreitet sind. Nicht nur dieser Typ veränderlicher Sterne, sondern auch Williamina Fleming, ein Gründungsmitglied des Harvard-Computerteams, ermittelte beim Zusammentragen von Daten die veränderliche Natur von RR Lyrae, da sich ein großer Teil von Pickerings Arbeit im selben Zeitraum mit der Untersuchung veränderlicher Sterne befasste (da RR Lyrae der hellste unter den veränderlichen Sternen seines Typs ist, wurde dieser veränderliche Sterntyp schließlich „Veränderlicher Stern RR Lyrae“ genannt), was auch eine heute allgemein verwendete Standardkerze ist.

Im Jahr 2023 erzielten chinesische Astronomen neue Durchbrüche bei der Erforschung veränderlicher Sterne vom Typ RR Lyrae. Sie fanden heraus, dass doppelperiodische veränderliche Sterne der Gattung RR Lyrae die idealsten Standardkerzen sein könnten. Der Messfehler der Entfernungen von Himmelskörpern kann auf weniger als 2 % reduziert werden, was die Genauigkeit astronomischer Messungen erheblich verbessert.

Unter der Leitung dieser herausragenden Harvard-Computer wurde die Genauigkeit der kosmischen Entfernungsmessung kontinuierlich verbessert und das menschliche Sehvermögen in tiefere und weiter entfernte Räume vorgedrungen. Wissenschaftlerinnen haben mit ihren herausragenden beruflichen Fähigkeiten und ihrer Leidenschaft für die Forschung ihre unverzichtbare Rolle in der astronomischen Forschung unter Beweis gestellt.

Dieser Prozess verlief allerdings äußerst holprig. Viele Computerbedienerinnen hatten sogar einen Abschluss in Astronomie, doch ihre Gehälter waren nur mit denen ungelernter Arbeiter vergleichbar , wobei der Stundenlohn normalerweise zwischen 25 und 50 Cent lag (selbst im Jahr 2022 waren es nur 7 bis 15 Dollar). Zu Pickerings Zeiten war der Arbeitsaufwand für astronomische Berechnungen so enorm, dass auch die Nachfrage nach Computern sehr groß war. Einige Frauen boten sogar an, kostenlos Informatikerinnen in Harvard zu werden, wenn sie im Gegenzug die Qualifikation für astronomische Arbeit erhielten.

Durch die kontinuierliche Förderung der Frauenrechte konnten mehr Wissenschaftlerinnen offiziell in die astronomische Forschung einsteigen und ihre eigenen leuchtenden Sterne am Sternenhimmel der menschlichen Erforschung des Universums hinterlassen.

Planung und Produktion

Autor: Mao You ist Doktorand am Nationalen Astronomischen Observatorium der Chinesischen Akademie der Wissenschaften

Rezension von Han Wenbiao, Forscher am Shanghai Astronomical Observatory, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Planung von Yang Yaping

Herausgeber: Yang Yaping