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1912: Henrietta Leavitt entdeckt den Schlüssel zur Entfernungsbestimmung.

Die von Bessel und anderen entdeckte Parallaxenmethode, verwendet zur Entfernungsmessung naher Sterne, konnte nur bei Sternen benutzt werden, die weniger als 100 Lichtjahre entfernt waren. Aber die meisten Sterne und andere Galaxien sind viel weiter entfernt. Der Schlüssel zur Bestimmung der Entfernung zu weiter entfernten Sternen wurde von Henrietta Swan Leavitt entdeckt, die am Harvard College Observatory als "Computer" arbeitete. Eine von mehreren Frauen, die für 25 bis 30 Cent pro Stunde, Daten von Tausenden von Fotoplatten extrahierten.

Unglücklicherweise haben Sterne nicht alle dieselbe Leuchtkraft, also ist es unmöglich zu sagen, ob ein Stern düster wirkt, weil er weit weg ist oder weil er nicht so viel Licht ausstrahlt. Wenn es möglich wäre, die tatsächliche Leuchtkraft eines Sterns zu bestimmen, dann könnte die scheinbare Helligkeit genutzt werden, um die Entfernung zu uns zu bestimmten.

Leavitts Aufgabe bestand darin, veränderliche Sterne zu identifizieren. Das sind Sterne, deren Helligkeit sich innerhalb einiger Stunden, Tage oder Wochen verändert. Sie würde dazu zwei Fotografien eines Sternenfeldes vergleichen, die im Abstand von einigen Tagen oder Wochen aufgenommen wurden. Sie benutzte ein Instrument, genannt Blinkkomparator, das zwischen den beiden Bildern hin und her springt, sodass sich ein veränderlicher Stern wie ein blinkender Punkt zeigt. Mit dieser Methode fand sie mehr als 2.400 veränderliche Sterne.

Leavitt wurde neugierig, ob es eine Beziehung zwischen der Helligkeit eines veränderlichen Sterns und der Länge der Periode (wie lange es dauert bis der Stern heller, dunkler, dann wieder heller wird) geben könnte. Das war schwierig, weil sie nicht die Helligkeit irgendeines veränderlichen Sterns kannte. Sie löste das Problem, indem sie sich bei ihrer Suche auf eine bestimmte Art von veränderlichen Sternen beschränkte, bekannt als Cepheiden, die sich in der Kleinen Magellanschen Wolke befinden - einem entfernten Sternenhaufen. Sie zog die Schlussfolgerung, dass alle Sterne in dem Haufen ungefähr den gleichen Abstand zu Erde haben müssten.

Ihre Annahme bestätigte sich. Leavitt entdeckte 25 Cepheiden in dem Haufen und erstellte ein Diagramm, das die maximale Helligkeit jedes Sterns und die Länge seiner Periode aufzeigte. Und wie sie vermutet hatte, gab es eine klare Beziehung zwischen beidem. Hellere Sterne haben längere Perioden. Alles was man benötigte, war nur die Entfernung zu einem nahe gelegenen Cepheiden zu ermitteln, um die tatsächliche Entfernung zu finden. Einige Jahre später tat ein Astronomen-Team genau das und ermöglichte die Entfernungsmessung zu einem Cepheiden in nur drei Schritten.
a) Messen der Periode des Sterns.
b) Leavitts Diagramm benutzen, um zu bestimmen, wie hell er wirklich ist.
c) Messen, wie hell er erscheint und seine Entfernung bestimmen.

Mit der Entdeckung des Entfernungsschlüssels ermöglichte Henrietta Swan Leavitt alle nachfolgenden astronomischen Entdeckungen des 19. und 20. Jahrhunderts.

https://cosmology.carnegiescience.edu/timeline/1912
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1912: Henrietta Leavitt Discovers the Distance Key.
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But most stars and other galaxies are far beyond that distance.
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To do this she would compare two photos of a star field taken a few days or weeks apart.
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With this method she found more than 2,400 variable stars.
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That was difficult because she did not know the intrinsic brightness of any given variable.
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She reasoned that all stars in the cluster must be approximately the same distance from Earth.
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Her hunch paid off.
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As she suspected, there was a clear relationship.
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Brighter stars had longer periods.
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a) Measure the period of the star.
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b) Use Leavitt’s graph to determine how bright it really is.
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c) Measure how bright it appears and determine its distance.
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1912: Henrietta Leavitt Discovers the Distance Key.

The parallax method used to measure the distances to nearby stars, pioneered by Bessel and others could only be used on stars closer than 100 light years away. But most stars and other galaxies are far beyond that distance. The key for finding the distance to stars much further away was discovered by Henrietta Swan Leavitt who worked at Harvard College Observatory as a “computer,” one of several women paid 25 to 30 cents per hour to extract data from thousands of photographic plates.

Unfortunately stars are not the same intrinsic brightness (orluminosity), so it is impossible to tell if a star appears dim because it’s far away, or because it doesn’t put out much light. If only it were possible to determine the actual luminosity of a star, then its apparent brightness could be used to determine its distance from us.

Leavitt’s assignment was to identify variable stars, which are stars that change in brightness over a few hours, days, or weeks. To do this she would compare two photos of a star field taken a few days or weeks apart. She used an instrument called a blink comparator that flips back and forth quickly between the two images so that a variable star shows up as a flashing spot. With this method she found more than 2,400 variable stars.

Leavitt became curious about whether there might be a relationship between the brightness of a variable star and the length of its period (how long it takes for the star to get brighter, dimmer, then brighter again). That was difficult because she did not know the intrinsic brightness of any given variable. She solved the problem by restricting her search to a particular kind of variable star known as Cepheid variables that reside in the Small Magellanic Cloud—a distant star cluster. She reasoned that all stars in the cluster must be approximately the same distance from Earth.

Her hunch paid off. Leavitt discovered 25 Cepheid variables in the cluster and created a graph showing the maximum brightness of each star and the length of its period. As she suspected, there was a clear relationship. Brighter stars had longer periods. All that was needed to find actual distances was to find the distance to just one nearby Cepheid variable. A few years later a team of astronomers did just that, making it possible to measure the distance to any Cepheid in just three steps.
a) Measure the period of the star.
b) Use Leavitt’s graph to determine how bright it really is.
c) Measure how bright it appears and determine its distance.

By discovering the distance key, Henrietta Swan Leavitt made possible all of the subsequent discoveries in astronomy of the 19th and 20th centuries.

https://cosmology.carnegiescience.edu/timeline/1912