Vera Rubin — Wikipédia

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Pour les articles homonymes, voir
Rubin
et
Cooper
Pour l'observatoire, voir
Observatoire Vera-C.-Rubin
Vera Rubin
Vera Rubin photographiée en 1974 à l'
Institut Carnegie
de
Washington
Biographie
Naissance
23
juillet
1928
Philadelphie
Décès
25
décembre
2016
(à 88 ans)
Princeton
Nom de naissance
Vera Florence Cooper
Nationalité
américaine
Formation
Université de Georgetown
docteur en philosophie
Université Cornell
Vassar College
Activités
Physicienne
astronome
scientifique
Conjoint
Robert Joshua Rubin
en
(de
1948
2008
Enfants
Judith Young
Karl Rubin
Autres informations
A travaillé pour
Université de Georgetown
Membre de
Académie américaine des sciences
1981
Société américaine de philosophie
1995
National Science Board
en
1996
2002
Association américaine pour l'avancement des sciences
Académie américaine des arts et des sciences
Union astronomique internationale
Académie pontificale des sciences
Maître
Maud Worcester Makemson
en
Directeur de thèse
George Gamow
Distinctions
Liste détaillée
National Medal of Science
1993
Prix Dickson en sciences
1994
Henry Norris Russell Lectureship
1994
Weizmann Women & Science Award
1996
Médaille d'or de la Royal Astronomical Society
1996
Médaille John-Scott
2001
Prix Peter-Gruber de cosmologie
2002
Médaille Bruce
2003
Médaille James-Craig-Watson
2004
Lauréats Clarivate des chercheurs les plus cités
en
2008
Prix mémorial Richtmyer
en
2008
Women in Space Science Award
2009
Plaque commémorative.
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Vera Rubin
, (aussi dénommée
Vera Cooper Rubin
Verra Florence Cooper Rubin
, ou encore
Vera-C.-Rubin
, notamment comme éponyme de l'observatoire) née le
23 juillet 1928
Philadelphie
Pennsylvanie
États-Unis
) et morte le
25 décembre 2016
Princeton
, est une
astronome
américaine
principalement connue pour son étude sur la vitesse de rotation des
étoiles
dans les
galaxies spirales
qui consolida l'hypothèse de la présence de
matière noire
dans la périphérie des
galaxies
Biographie
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Jeunesse
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Vera Florence Cooper est la fille de Philip Cooper,
ingénieur
électricien
, et de Rose Appelbaum, tous deux employés par
Bell Telephone Company
. Après leur mariage, Rose doit démissionner pour satisfaire au règlement qui interdit à deux membres d'une même famille d'être employés de l'entreprise
Philip Cooper est né Pesach Kobchefski dans une famille juive de
Vilnius
Lituanie
, où son père était
gantier
. Il a émigré aux États-Unis avec ses parents vers 1900. La famille s'est établi à Gloversville,
État de New York
. Philip Cooper obtint son diplôme d'ingénieur en 1920 à l'
Université de Pennsylvanie
Rose Appelbaum est née à Philadelphie. Son père était tailleur. Sa mère, née dans une famille juive de
Bessarabie
, avait émigré aux États-Unis à 16 ans. Seconde de quatre enfants, elle a fait ses études secondaires à la
South Philadelphie High School for girls
avant d'être embauchée chez Bell
En 1939, la famille déménage à Washington, car Philip Cooper a accepté un emploi au
département de l'Agriculture des États-Unis
. La famille habite une petite maison.
« Dans ma chambre à coucher, le lit était sous une fenêtre orientée au Nord. À 10 ans j'ai commencé à regarder le ciel. À 12 ans, je restais éveillée pour observer les étoiles pendant des heures… Il n'y avait rien de plus intéressant que les regarder toutes les nuits
. »
Son père lui construit un télescope avec lequel elle prend ses premières photos astronomiques
. Elle apprécie le lycée de Washington, moins strict que l'école où elle allait à Philadelphie. Cependant, le lycée est mixte et le professeur de physique qui ne sait pas comment faire avec les filles, les ignore et s'adresse uniquement aux garçons. À la fin du cursus, lorsqu'elle annonce à ce professeur qu'elle est admise à Vassar College, il lui conseille : « Vous réussirez tant que vous vous maintiendrez à l'écart de la science
. »
Études
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Vera Rubin entre en 1945 au
Vassar College
. Elle a choisi Vassar parce que
Maria Mitchell
, la première astronome américaine reconnue, y avait enseigné
. Elle y bénéficie d'excellents professeurs, d'excellentes camarades et d'une bibliothèque bien fournie. Elle dispose aussi d'un télescope de 12 cm. Trois mois après son arrivée, elle devient assistante de la professeur d'astronomie. En deuxième année, elle apprécie particulièrement les exercices d'astronomie dans lesquels les étudiantes s'entraident pour calculer l'orbite d'astéroïdes connus. Au cours de cette seconde année,
Leonard Bernstein
et
Richard Feynman
visitent Vassar College. Les élèves présentent et discutent leurs projets avec Feynman. Pour son examen de fin d'études elle présente un travail sur
Gamma Cassiopée
. Elle obtient son diplôme de
Bachelor of Arts
en 1948.
Pendant les étés 1946-1947-1948, Vera travaille au Laboratoire de Recherche de la Marine. En 1946, une fusée ramène le spectre UV du Soleil. En 1947, Vera se voit confier l'étude des propriétés optiques de la lentille qui a pris le spectre.
Famille et carrière
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Cornell - Mariage et Master
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L'année 1947 est aussi celle où ses parents lui présentent un jeune homme, Robert Rubin, fils d'une famille du voisinage. Robert a fait une année d'études à l'
Université Johns-Hopkins
et s'est engagé dans la marine, laquelle l'envoie à l'
Université Cornell
pour étudier la chimie et poursuivre sa formation d'officier. La première question que Vera pose à son possible futur époux est : « Connais-tu Richard Feynman ? » Robert Rubin répond : « C'est un de mes professeurs à Cornell. » Bien que la guerre soit finie, Robert devient officier et termine son doctorat à Cornell. Pendant l'année scolaire 1947-1948, Vera Cooper va plusieurs fois lui rendre visite à Cornell. Finalement, Vera Cooper, 19 ans, et Robert Rubin, 21 ans, se marient le
25 juin 1948
À l'automne 1948, ils retournent ensemble à Cornell. Vera s'inscrit aux cours de physique de Richard Feynman, Phil Morrison et
Hans Bethe
. En parallèle, elle suit le cours d'astronomie et apprend la mécanique avec Martha Stahr, une jeune docteure de l'
Université de Berkeley
. Pour son diplôme de maîtrise, Vera étudie la distribution des vitesses des
galaxies
pour lesquelles il existe des données. Il n'y en avait que 108 à l'époque. Lorsqu'elle remet sa copie au directeur du département, celui-ci trouve le travail intéressant et estime qu'elle devrait le présenter à la réunion de la
Société Américaine d'Astronomie
Haverford
en
décembre 1950
. Il ajoute : « Mais vous allez avoir un bébé et vous n'êtes pas membre de l'AAS, donc je pourrais présenter votre travail à votre place et en mon nom. » Vera répond immédiatement : « Je peux y aller ». Comme le jeune couple n'a pas de voiture, les parents Cooper viennent les chercher à
Ithaca
pour les emmener au congrès en Pennsylvanie en plein hiver, dans la neige, avec un bébé à bord. Vera fait sa communication qui est très mal accueillie. Elle se fait presque injurier d'oser dire des choses aussi saugrenues. Le lendemain, le
Washington Post
titre « Une jeune mère trouve le centre de la Création à partir du mouvement des étoiles ». Cinquante ans plus tard, des collègues fabriqueront une fausse première page du journal avec en manchette : « Une vieille grand-mère reçoit la médaille de la Science »
. Plus tard, elle jugera ainsi l'épisode :
« Je me suis dit que ces astronomes étaient des gens vraiment contrariants. En fait, j'étais assez contente d'avoir choisi un sujet que personne n'avait encore abordé
. »
Georgetown, doctorat, premier poste
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En 1951, Robert Rubin est affecté au Laboratoire de
Physique Appliquée
de l'
Université Johns-Hopkins
Baltimore
. La famille s'installe à
Washington
. Sur la suggestion de son mari, Vera s'inscrit à l'
Université de Georgetown
, la seule université de la région qui permette de préparer un doctorat d'astronomie. De plus, tous les cours ont lieu en soirée, ce qui lui permet de s'organiser avec son mari et sa mère pour la garde de son fils, puis de ses deux enfants. Robert Rubin travaille avec le physicien
Ralph Alpher
. Ce dernier présente l'astrophysicien
George Gamow
, alors professeur à l'
Université George Washington
, à Robert et Vera Rubin. C'est ainsi que Vera Rubin demande à Gamow de superviser sa thèse
Pendant l'été 1953, Vera et Robert assistent aux conférences de Gamow,
Walter Baade
et
Alan Sandage
à la
Michigan Summer School
. Vera Rubin a l'occasion de discuter de longues heures avec eux. En 1954, elle envoie son manuscrit de thèse à Gamow qui se trouve à Berkeley à ce moment-là, et qui répond : « Cela semble plutôt bien. Je ne vais pas me plonger dans les détails des calculs ou de l'assemblage des plaques, mais je suppose que tout est parfait ». Par contre
Chandrasekhar
, éditeur de l’
Astrophysical Journal
, rejette l'article, car l'un de ses étudiants travaille sur le même sujet. Le travail est publié dans les
Proceedings of the National Academy of Sciences
. Vera Rubin obtient son doctorat en 1954
. Elle a 26 ans et deux enfants, David et Judy
. Le troisième, Mark, naît en 1956.
Après son doctorat, elle enseigne les
mathématiques
et la physique pendant une année au Montgomery County Junior College. De 1955 à 1965, elle travaille comme chercheuse et enseignante à l'Université de Georgetown.
En
mai 1960
, Vera Rubin donne naissance à Allan, son quatrième et dernier enfant. Deux mois plus tard, elle part en Europe avec son mari pour assister à la
Nuffic International Summer School
au château de Nijenrode à
Breukelen
aux
Pays-Bas
. La thématique est :
Problèmes actuels concernant la structure et l'évolution des systèmes galactiques
. C'est l'occasion de rencontrer de nombreux collègues astronomes qui deviennent des amis :
Jan Oort
Adriaan Blaauw
Hendrik Christoffel van de Hulst
Lodewijk Woltjer
Margaret Burbidge
et
Geoffrey Burbidge
En 1962, à Georgetown, Vera Rubin fait un cours de statistique astronomique à 6 étudiants qui ont une maîtrise. Cinq d'entre eux travaillent à l'
Observatoire naval des États-Unis
et le sixième à la
NASA
. Ces étudiants sont des experts en
catalogue d'étoiles
. Vera leur donne donc un problème à résoudre : « Peut-on utiliser les étoiles cataloguées pour déterminer la courbe de rotation des étoiles éloignées du centre de notre galaxie ? » Une publication est préparée, soumise et acceptée par l’
Astrophysical Journal
. L'éditeur exige cependant d'enlever le nom des étudiants. Vera menace alors de retirer le manuscrit et de le publier ailleurs. L'éditeur s'incline et la publication paraît. Le résumé affirme : « Pour R > 8.5 kpc, la courbe stellaire est plate et ne décroît pas comme l'exigeraient les orbites képlériennes ». Les réactions des confrères sont très négatives et déplaisantes. Pour eux, ces résultats ne sont pas crédibles
Californie
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Pendant l'année universitaire 1963-1964, Robert Rubin prend un an d'absence avec salaire du Bureau of Standards pour travailler à
La Jolla
en Californie. Vera saisit l'occasion de travailler avec Margaret et Geoffrey Burbidge, astronomes réputés à l'Université de Californie à San Diego
. Toute la famille réside dans une grande maison face à l'océan. Vera fait ses premières observations avec un vrai télescope, le 85 cm de l'
Observatoire de Kitt Peak
. Elle a aussi l'occasion d'utiliser le télescope de 2,10
de l'
Observatoire McDonald
. Pour la première fois, elle mesure elle-même les vitesses radiales des étoiles de la périphérie (anticentre) de notre galaxie. Jusqu'alors, elle doutait de ses capacités à être une astronome professionnelle. Mais elle constate qu'elle est prise au sérieux.
« L'intérêt des Burbidge pour ce que j'avais à dire faisait que, oui, il était possible que je puisse être astronome. »
En 1964, les Rubin rentrent à Washington. Ils vont au congrès de l'Union Internationale d'Astronomie à
Hambourg
. Ils rencontrent
Alan Sandage
, qui demande à Vera si elle veut utiliser le télescope Carnegie de l'
Observatoire du Mont Palomar
, jusqu'alors inaccessible aux femmes bien que Margaret Burbidge l'ait utilisé sous couvert de son mari lorsqu'ils étaient étudiants. Elle accepte.
Institut Carnegie
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En 1964, Vera Rubin prend conscience qu'il lui est indispensable de faire des observations et que l'enseignement lui prend trop de temps. Elle va voir son collègue astronome Bernie Burke au département du
Magnétisme terrestre
(DTM) à l'
Institut Carnegie
Washington DC
) et lui demande un poste de chercheur pour elle. Or le DTM n'a jamais employé de femme depuis sa fondation par
Andrew Carnegie
en 1904. Même les secrétaires étaient des hommes jusqu'en 1942. Cependant, Bernie Burke l'invite à déjeuner avec le personnel du laboratoire. Il la présente au directeur, Merle Tuve, qui l'invite aussitôt à présenter son travail devant l'équipe. Vera fait connaissance avec Kent Ford, jeune physicien qui revient d'essayer un tube
photomultiplicateur
de son invention à l'
Observatoire du Mont Wilson
. Ce dispositif permet de réduire les
temps de pose
par dix par rapport aux prises directes sur les plaques photographiques. Ford lui remet des plaques et lui demande si elle peut mesurer la vitesse des étoiles. Elle emporte les plaques et fait les mesures dans son bureau de Georgetown. Trois mois plus tard, elle est acceptée comme chercheuse au DTM
Galaxie d'Andromède (M31).
En
août 1965
, elle fait des observations à l'
Observatoire Lowell
dans l'
Arizona
avec Kent Ford sur le télescope de 165 cm en utilisant un
spectrographe
couplé à un tube photomultiplicateur. Ils obtiennent des spectres allant jusqu'à 1000 nm dans l'
infrarouge
. Les premiers résultats de la collaboration avec Kent Ford sont publiés en octobre 1965 dans l’
Astrophysical Journal
. Ils continuent à collecter les spectres de plusieurs galaxies, de dizaines d'objets quasi-stellaires, de
radiogalaxies
, d'objets bleus faibles et de
nébuleuses planétaires
. Ils produisent encore huit publications. Mais cette recherche fait des adeptes et la concurrence commence à se faire sentir. Vera Rubin n'aime pas se sentir pressée. Elle décide de changer de sujet de recherche.
« Un tas de gens s'intéressaient au centre des galaxies. J'étais curieuse de savoir ce qui se passait à la périphérie. Je voulais savoir comment les galaxies finissaient. Personne n'en parlait. »
Elle concentre alors ses recherches sur la mesure des vitesses des étoiles et des
régions H
II
de la
galaxie d'Andromède
, qui a déjà été étudiée, mais avec des instruments moins performants que ceux dont on dispose en 1965. De plus, c'est la galaxie la plus proche de la nôtre. Elle occupe plus de 3° dans le ciel, ce qui permet de mesurer les émissions spécifiques de différentes régions.
Walter Baade
a scrupuleusement fouillé Andromède dans les années 1940. Une partie de ses observations viennent d'être publiées en 1964. Vera Rubin et Kent Ford entreprennent d'identifier, par une froide nuit d'hiver (-20 °C) les régions d'intérêt sur le télescope de l'
Observatoire naval de Flagstaff
dans l'
Arizona
. Après la séance d'observation, ils rencontrent un astronome à qui ils exposent leur projet et qui les invite à venir se réchauffer dans son bureau. Il leur révèle qu'il a, dans ses dossiers, des copies des plaques prises par Baade en 1940-1943 et que les originaux devaient être conservés par le photographe à l'Institut Carnegie. Vera Rubin et Kent Ford découvrent que Baade a identifié 688 régions d'Andromède présentant une émission propre de la raie H
II
. Leur travail est balisé. En 1967 et 1968, ils multiplient les prises de spectres tantôt au
Kitt Peak
, tantôt à Lowell, transportant à chaque fois le spectrographe avec eux. Vera présente leurs résultats, qu'elle considère comme préliminaires, à la réunion de la Société Américaine d'Astronomie à
Austin
en
décembre 1968
. Après son exposé, un astronome,
Rudolph Minkowski
, vient discuter avec elle et l'incite fortement à publier rapidement ses résultats. Ils paraissent dans l’
Astrophysical Journal
en
février 1970
: « Rotation of the Andromeda nebula… »"
Galaxies NGC 4038/4039.
Dans les années 1966-1970, Vera Rubin s'intéresse aux galaxies
NGC 4038
et
NGC 4039
découvertes par
William Herschel
en 1785. L'étude des spectres dans différentes régions l'amène à conclure qu'il s'agit de deux galaxies tournant l'une autour de l'autre
. Elle reprend l'étude de ces galaxies en 1994, avec Pere Planesas et Jeff Kenney qui a été doctorant de sa fille Judy Young-Rubin à l'
Université du Massachusetts à Amherst
Dans les années 1970, l'instrumentation s'est considérablement améliorée par rapport au temps où avait été déterminée la
constante de Hubble
. Vera Rubin, ainsi que d'autres astronomes, se demandent si cette constante a la même valeur dans toutes les directions. Pour répondre à la question, il fallait entreprendre de mesurer les vitesses de récession de galaxies lointaines ainsi que leurs distances par rapport à la Terre. Elle décide de suivre plusieurs
galaxies Sc
et Sc
II
dans toutes les directions du ciel. Elle publie les premiers résultats de cette étude avec sa fille, Judy Rubin, et Kent Ford en 1973. Ils découvrent qu'il existe une forte
anisotropie
des
vitesses de récession
des galaxies de magnitude semblable dans les différentes directions. Avec Kent Ford, elle publie en 1976 d'autres observations qui confirment les premières. C'est ce qui sera appelé l'effet Rubin-Ford
En 1981-1982, elle étudie avec François Schweizer une
galaxie à anneau polaire
, A0136, avec le télescope de 4 m de l'
Observatoire inter-américain du Cerro Tololo
et avec le télescope de 2,5 m de l'
Observatoire de Las Campanas
au
Chili
. Les observations sont publiées en 1983 dans l’
Astrophysical Journal
En 1989, Vera Rubin entreprend avec Jeff Kenney l'observation des vitesses des galaxies dans la constellation de la Vierge. Parmi 100 galaxies scrutées, son attention est attirée par une galaxie étrange,
NGC 4550
. Elle prend les deux premiers spectres de cette galaxie, l'un dans le rouge, l'autre dans le bleu, sur le télescope de 4,80 m du Mont Palomar. Les spectres sont enregistrés sur une caméra numérique. Les résultats, traités sur l'ordinateur du DTM à l'Institut Carnegie, sont ininterprétables. Vera Rubin tire les spectres et essaie de comprendre ce qu'il se passe. Au bout d'un an de réflexion et de tentatives de modélisation, elle réalise qu'elle a affaire à une galaxie dont certaines étoiles tournent dans un sens et les autres en sens inverse. Elle contacte alors deux astrophysiciens de renom,
Donald Lynden-Bell
et
Scott Tremaine
, et leur pose la question : est-ce qu'une galaxie avec deux mouvements de rotation en sens opposés peut être stable ? Six mois plus tard, ils répondent qu'une telle galaxie est même plus stable qu'une galaxie ordinaire avec un seul sens de rotation
En
novembre 1997
, elle est invitée à visiter la base américaine de
McMurdo
au
pôle Sud
Ses quatre enfants ont tous obtenu un doctorat en sciences : David (1950) et Allan (1960) en
géologie
, Judith (1952-2014) en
astronomie
et Karl (1956) en
mathématiques
Son mari, Robert Rubin, meurt en 2008.
Vera Cooper Rubin meurt le
25 décembre 2016
à Princeton, à l'âge de 88 ans.
Femme de science
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Vera Rubin en 2009.
Lorsque
George Gamow
, son
directeur de thèse
10
, l'invita au Laboratoire de Physique appliquée, ils durent se parler dans l'entrée du laboratoire, car les femmes n'étaient pas autorisées à pénétrer dans les bureaux.
En 1965, elle est la première femme autorisée à travailler à l'
Observatoire du Mont Palomar
. Les femmes n'y étaient pas autorisées pour la seule raison qu'il n'y avait pas de toilettes pour femmes.
Lorsqu'en 1965, Vera Rubin est recrutée à l'Institut Carnegie, elle demande à pouvoir quitter son bureau à 15h pour s'occuper de ses enfants. L'Institut accepte mais son salaire est réduit d'un tiers
. Elle avouait :
« J'ai accompli presque toute ma carrière à temps partiel. À 3 heures, j'étais à la maison pour m'occuper des enfants
. »
Sandra Moore Faber
est l'une de ses étudiantes. D'abord en 1966 et 1967. Puis quand elle prépare sa thèse à Harvard. Lorsqu'elle dépose sa candidature pour travailler comme astronome à l'
Observatoire Lick
de l'
Université de Californie à Santa Cruz
, Vera Rubin rédige la lettre de recommandation suivante :
« Cher Dr. Kraft,
Je vous écris pour vous recommander la
Sandra Faber qui a fait une demande pour intégrer l'observatoire Lick.
Faber est une personne brillante, créative, imaginative, pointue, curieuse, loyale, exigeante et grosse travailleuse. Je pense qu'il n'y a pas de chose qu'elle ne puisse réaliser. Elle sera une bonne recrue pour votre équipe. Et un jour peut-être sera-t-elle directeur de l'observatoire Lick.
Sincèrement. Vera Rubin
En 2010, Sandra Faber est professeur et chef du département d'Astronomie et
Astrophysique
de l'UCSC. À la mort de Vera Rubin, elle déclare que Vera a été la « lumière qui a guidé » une génération de femmes astronomes
En 1981, Vera Rubin est élue membre de l'
Académie nationale des sciences américaine
. Elle est la deuxième femme astronome élue à l'Académie, après Margaret Burbidge
11
. Elle s'engage à susciter des vocations scientifiques féminines et déclare :
« Je me suis battue avec l'Académie des Sciences. Je suis choquée du faible nombre de femmes élues chaque année. C'est la partie la plus sombre de ma vie. Il y a trente ans, je pensais que tout était possible
. »
« Je vis et je travaille en partant des trois principes suivants :
il n'existe aucun problème scientifique qu'un homme peut résoudre et qu'une femme ne pourrait pas ;
à l'échelle de la planète, la moitié des neurones appartiennent aux femmes ;
nous avons tous besoin d'une permission pour faire de la science mais, pour des raisons profondément ancrées dans notre histoire, cette permission est bien plus souvent donnée aux hommes qu'aux femmes
12
. »
Elle trouvait dommage que les femmes ne puissent que difficilement accéder à la « beauté de la science ».
« Je me demande parfois si j'aurais pu étudier les galaxies si elles étaient laides, comme ces limaces qui peuplent mon jardin. Je ne suis pas sûre
. »
En 1993, le président
Bill Clinton
lui remet la
National Medal of Science
« pour ses recherches pionnières en cosmologie qui ont démontré que la plus grande partie de l'Univers est sombre, et pour ses contributions significatives à la connaissance du fait que l'Univers est plus complexe et plus mystérieux qu'on ne l'imaginait. »
Dans un discours de remise de diplôme à Berkeley, elle affirme :
« La science est compétitive, agressive, exigeante. Elle est aussi imaginative, féconde, exaltante
. »
En 1996, elle reçoit la
médaille d'or de la
Royal Astronomical Society
pour sa
« distinction scientifique »
et pour
« sa détermination et son courage à promouvoir le rôle des femmes en astronomie. »
Elle est la deuxième femme honorée de cette médaille après
Caroline Herschel
en 1828.
Elle n'a pas reçu le
prix Nobel
bien que beaucoup de ses collègues pensent qu'elle le méritait. Elle ne s'en soucie pas outre mesure. Dans ses mémoires en 1997, elle écrit :
« Mes résultats m'importent plus que mon nom. Si les astronomes utilisent encore mes données dans les années à venir, ce sera le plus grand compliment qu'ils pourraient me faire. »
Rebecca Oppenheimer, astronome au
Muséum américain d'Histoire naturelle
, se souvient l'avoir entendu dire :
« Ne vous occupez pas des prix et de la renommée. Le prix réel, c'est de trouver quelque chose de nouveau là-haut
! »
L'astrophysicien
Donald Lynden-Bell
, de l'
Université de Cambridge
en
Grande-Bretagne
, a dit :
« Elle garde l'émerveillement de l'enfance. L'originalité de ses programmes de recherche n'a d'équivalent que sa capacité à reconnaître l'importance de l'imprévu, quel que soit le moment où il se présente
. »
De 1996 à 2002, Vera Rubin est membre du
National Science Board
. Elle est amenée à rédiger des rapports pour le président et pour le
Congrès des États-Unis
et à témoigner devant les commissions du Congrès. Dans cette fonction, elle est amenée à rencontrer et à travailler pour
Hillary Clinton
De 1997 à 2000, elle est présidente de l’
US International Astronomy Union
Travaux
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Mouvement des galaxies et des amas de galaxies
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Dans son mémoire de master, en 1950, Vera Rubin suggère que, en plus de s'éloigner les unes des autres à cause de l'
expansion de l'Univers
, les galaxies sont en rotation autour d'un point encore inconnu. Ce mémoire, présenté au cours d'une réunion de la
Société américaine d'astronomie
, est mal reçu par les
seniors astronomers
. Pourtant le concept du
Grand Attracteur
est aujourd'hui reconnu
. Plus tard, en 1976, elle reprend l'étude du mouvement des galaxies par rapport au mouvement général d'expansion de l'Univers. On considérait alors que le mouvement des galaxies était régulier et globalement homogène avec des écarts de vitesse de l'ordre de 50 km/s. Vera Rubin et ses collaborateurs ont montré que les galaxies de notre
Groupe Local
pouvaient atteindre des vitesses relatives de 450 km/s, soit 10 fois supérieures à ce qui était communément admis. Leurs publications furent considérées par certains comme une "hérésie cosmique". Des recherches ultérieures ont montré que ce genre de mesures est très complexe et que les données de Vera Rubin étaient entachées d'erreurs. Cependant, l'irrégularité des vitesses des galaxies par rapport à l'expansion de l'Univers fait désormais partie des acquis de l'astronomie
13
Distribution des galaxies
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Sa thèse porte sur la distribution des galaxies dans l'
Univers
. Elle conclut que les galaxies ne sont pas réparties uniformément dans l'Univers, certaines régions étant plus riches en galaxies tandis que d'autres le sont moins. Ses résultats furent confirmés 15 ans plus tard, mais, au moment de sa publication, sa thèse — qui allait à l'encontre de l'Univers homogène proposé par la théorie du
Big-Bang
de l'époque — ne suscita guère d'intérêt de la part de ses confrères
Avec
Kent Ford
(en)
, Rubin reprend ses travaux sur son sujet de mémoire et en tire de nouveau les mêmes conclusions que précédemment. Les débats houleux qui s'ensuivent, jusqu'à la demande de certains astronomes d'arrêter ces travaux, font orienter Rubin et Ford vers des domaines de recherche plus calmes.
Matière noire
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En 1964, une conférence sur
« la masse manquante »
a lieu à Santa Barbara en Californie pour faire le point sur ce sujet initié en 1933 par
Fritz Zwicky
: il avait trouvé qu'il n'y avait pas assez de masse ou de force gravitationnelle pour maintenir la cohésion des
amas de galaxies
. Les données collectées sur les télescopes optiques restaient difficiles à interpréter. Ce sont les données de
radioastronomie
qui ont relancé le sujet de la
« masse manquante »
de façon la plus décisive
13
14
. En particulier, Morton Roberts étudie, dans la
galaxie d'Andromède
, la raie à 21 cm émise par l'hydrogène neutre avec le
radiotélescope
de Green Bank du National Radio Astronomy Laboratory
15
. Vera Rubin, qui suit avec intérêt les travaux de Roberts, entreprend à son tour une étude détaillée de la rotation de la galaxie d'Andromède en observant la raie
Hα
de l'hydrogène ionisé avec des télescopes optiques. Elle constate que les étoiles à la périphérie de la galaxie vont beaucoup plus vite que ne le prévoient les
lois de Newton
. En 1973, Roberts étend ses observations radioastronomiques à différents types de galaxies. Il trouve que la vitesse de rotation des galaxies reste constante à grande distance du
centre galactique
. La
courbe de représentation de la vitesse de rotation en fonction du rayon de la galaxie
reste horizontale au lieu de décliner. Ce qu'il nomme
a flat rotation curve
« une courbe de rotation plate »
).
Courbes de rotation des éléments des galaxies
en fonction de leur distance au centre galactique (en rouge). Courbe attendue d'après la masse galactique visible (en pointillés bleus).
D'autres études
16
17
confirment ces observations et leurs auteurs font l'hypothèse que les galaxies sont entourées, à leur périphérie, d'un halo invisible de masse très importante. En 1978, paraît la thèse d'Albert Bosma
18
qui a fait ses observations sur le radiotélescope de
Westerbork
et étend à 7 nouvelles galaxies les données sur la vitesse périphérique des galaxies
13
. La même année, Vera Rubin et ses collaborateurs publient leurs observations optiques réalisées sur différents types de galaxies spirales de haute luminosité. Une fois encore, les courbes de rotation sont plates. Ils concluent que leurs résultats impliquent l'existence, à la périphérie des galaxies, de halos massifs dont la masse augmente avec la distance au centre galactique. Il est remarquable de constater que les résultats des observations optiques concordent parfaitement avec ceux des observations radiométriques alors que chaque technique vise des objets différents
14
D'après Sandra Faber, professeur émérite d'astronomie à l'Université de Californie à Santa Cruz, la notoriété de Vera Rubin sur le sujet de la matière noire résulte de trois facteurs
13
. D'une part, la clarté d'exposition de ses publications, très bien illustrées, qui rendent la « platitude » des courbes de rotation incontestables. D'autre part, le fait qu'elle ait poursuivi ses observations pour établir l'universalité du phénomène. Enfin, les nombreuses conférences qu'elle a données dans lesquelles de multiples auditeurs se sont laissé convaincre par la clarté de ses exposés.
Fusion de galaxies
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Au début des années 1990, Vera Rubin observe que la moitié des étoiles de la galaxie
NGC 4550
tournent dans le
sens des aiguilles d'une montre
, tandis que l'autre moitié tourne dans le
sens inverse
. Elle émet l'hypothèse que ce phénomène est dû à la fusion de deux galaxies dont les étoiles tournaient en sens inverses. Cette découverte, publiée en 1992, est d'abord reçue avec scepticisme. Elle est aujourd'hui universellement acceptée et corroborée par l'observation de nombreuses galaxies dont les étoiles ne tournent pas toutes dans le même sens
réf.
souhaitée]
Distinctions et récompenses
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Récompenses
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1993 :
National Medal of Science
1994 : prix
Henry Norris Russell
de la
Société américaine d'astronomie
1994 :
prix Dickson
en Sciences de l'
université Carnegie-Mellon
1996 :
médaille d'or de la
Royal Astronomical Society
2002 :
prix Peter-Gruber de cosmologie
2003 :
médaille Bruce
2004 :
médaille James-Craig-Watson
Éponymie
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l'
astéroïde
(5726) Rubin
l'
effet Rubin-Ford
(en)
l'
Observatoire Vera-C.-Rubin
Hommages
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D'avril 2023 à avril 2024, l'
Espace pour la vie
(Montréal), avec l'artiste
MissMe
, rend hommage à Vera Rubin et 6 autres femmes scientifiques,
Katherine Johnson
Mary Jackson
Lise Meitner
Donna Strickland
Jocelyn Bell
et
Emmy Noether
, « restées inconnues trop longtemps » avec l'exposition
nobELLES
dans le
Planétarium
19
20
21
22
Après
Grace Hopper
Nvidia
a annoncé le
2 juin 2024
rendre hommage à Vera Rubin en nommant leur prochaine génération d'accélérateurs Vera (CPU) Rubin (GPU)
23
Publications
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Une bibliographie exhaustive de Vera Rubin est disponible
24
Livres
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(en)
Rubin, Vera,
Bright Galaxies, Dark Matters
, Woodbury, NY, Springer Verlag/AIP Press,
coll.
« Masters of Modern Physics »,
1997
ISBN
1-56396-231-4
Cet ouvrage présente une collection d'articles moins techniques pour le grand public.
Articles
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Voici les articles les plus importants de Vera Cooper Rubin, sélectionnés par un groupe de scientifiques et d'historiens appartenant au projet
Contributions of 20th century Women to Physics
(CWP project)
25
(en)
Rubin, Vera C. & Ford Jr., W. Kent, «
Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions
»,
The Astrophysical Journal
vol.
159,‎
1970
p.
379-403
DOI
10.1086/150317
Bibcode
1970ApJ...159..379R
Le premier des articles sur la vitesse de rotation des étoiles dans des galaxies.
(en)
Rubin, V. C.; Roberts, M. S.; Graham, J. A.; Ford Jr., W. K. & Thonnard, N., «
Motion of the Galaxy and the Local Group Determined from the Velocity Anisotropy of Distant Sc I Galaxies. I. The Data
»,
The Astronomical Journal
vol.
81,‎
1976
p.
687-718
DOI
10.1086/111942
Bibcode
1976AJ.....81..687R
(en)
Rubin, V. C.; Roberts, M. S.; Graham, J. A.; Ford Jr., W. K. & Thonnard, N., «
Motion of the Galaxy and the Local Group Determined from the Velocity Anisotropy of Distant Sc I Galaxies. II. The Analysis for the Motion
»,
The Astronomical Journal
vol.
81,‎
1976
p.
719-737
DOI
10.1086/111943
Bibcode
1976AJ.....81..719R
À propos des deux articles ci-dessus, Vera Rubin écrit :
« Je suis revenue au sujet de mon mémoire de master, qui n'avait été cru que par très peu d'astronomes...J'ai obtenu mes propres données pour observer les mouvements à grande échelle dans l'univers. Ce papier fut aussi très peu apprécié, mais le sujet devint quelques années plus tard une branche majeure de l'astronomie extragalactique. »
(en)
Rubin, V. C.; Ford Jr. W.K. & Thonnard, N., «
Extended rotation curves of high-luminosity spiral galaxies. IV. Systematic dynamical properties, Sa -> Sc
»,
The Astrophysical Journal
vol.
225,‎
1978
, L107-L111
(en)
Rubin, V. C.; Thonnard, N. & Ford Jr., W. K., «
Rotational Properties of 21 SC Galaxies With a Large Range of Luminosities and Radii, From NGC 4605 (R=4kpc) to UGC 2885 (R=122kpc)
»,
The Astrophysical Journal
vol.
238,‎
1980
p.
471-487
DOI
10.1086/158003
Bibcode
1980ApJ...238..471R
Au sujet de cet article, Vera Rubin écrit :
« Quand le sujet des mouvements à grande échelle devint trop compétitif et encombré, je revins aux propriétés de rotation des galaxies. Les observations réalisées sur un ensemble de galaxies spirales donnèrent une démonstration convaincante du fait que les vitesses orbitales des étoiles dans les galaxies étaient étonnement élevées à de grandes distances du noyau. Ce papier eut une influence énorme pour convaincre les astronomes que la majeure partie de la matière dans l'univers est noire, et que la majorité de cette matière noire est concentrée dans les galaxies. »
(en)
Rubin, V. C.; Burstein, D.; Ford Jr., W. K. & Thonnard, N., «
Rotation Velocities of 16 SA Galaxies and a Comparison of Sa, Sb, and SC Rotation Properties
»,
The Astrophysical Journal
vol.
289,‎
1985
p.
81-104
DOI
10.1086/162866
Bibcode
1985ApJ...289...81R
Données sur la vitesse de rotation d'environ 60 galaxies.
(en)
Rubin, V.C.; Graham, J. A. & Kenney, J.D. P., «
Cospatial Counterrotating Stellar Disks in the Virgo E7/S0 Galaxy NGC 4550
»,
The Astrophysical Journal
vol.
394,‎
1992
, L9-L12
DOI
10.1086/186460
Bibcode
1992ApJ...394L...9R
Au sujet de cet article, Vera Rubin écrit :
« À partir des observations recueillies sur
NGC 4550
, j'ai découvert que, dans l'unique disque de la galaxie, la moitié des étoiles orbitaient dans le sens des aiguilles d'une montre et que l'autre moitié orbitait en sens contraire. Les deux systèmes se superposaient. Cette observation demandait que de nombreux astronomes change leur manière de mesurer la vitesse, car les programmes informatiques n'étaient pas conçus pour faire face à cette complexité. »
Elle mentionne le plaisir qu'elle a éprouvé à faire cette découverte à 63 ans.
(en)
Rubin, Vera C., «
A Century of Galaxy Spectroscopy
»,
The Astrophysical Journal
vol.
451,‎
1995
p.
419ff
DOI
10.1086/176230
Bibcode
1995ApJ...451..419R
. Un résumé de cet article est accessible :
(en)
Rubin, Vera C.
« A Century of Galaxy Spectroscopy »
()
lire en ligne
, consulté le
29 décembre 2016
185th AAS Meeting
(ibid.)
, dans
Bulletin of the AAS, Vol. 26
, Washington, DC, American Astronomical Society (AAS),
p.
1360
Cet article présente le contenu de son exposé aux Conférences
Henry Norris Russel
. Il récapitule l'histoire de la recherche sur la rotation des galaxies.
Références
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Découvreuse de la « matière noire », l'astrophysicienne américaine Vera Rubin est morte le 25 décembre, après une vie passée à redéfinir la perception du cosmos et se battre pour la place des femmes dans les sciences
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Voir aussi
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Sur les autres projets Wikimedia :
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, sur
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Vera Rubin
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Filmographie
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Donald Walther & Romain Egea,
Chercheuses d'étoiles
(2020), documentaire, 51'50, sur
Cecilia Payne
Henrietta Leavitt
Margaret Burbidge
et Vera Rubin :
Donald Walther, «
« Chercheuses d’étoiles » : ces quatre femmes méconnues ont révolutionné notre vision de l’Univers
», sur
lemonde.fr
8 août 2020
(consulté le
9 mars 2021
Liens externes
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« Observatoire Vera C. Rubin : on y verra plus clair »
La Science, CQFD
, France Culture, 15 avril 2025.
« Vera Rubin : une lumière dans l’obscurité »
La Méthode scientifique
France Culture
5 novembre 2020
(en)
Rubin's Galaxy
», sur
Astronomy Picture of the Day
, NASA,
18 septembre 2021
(consulté le
23 janvier 2023
traduction/adaptation française
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(en)
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