Ritratti: Henrietta Swan Leavitt

Il cigno è uno dei più grandi uccelli acquatici, nonché simbolo di bellezza ed eleganza (basti pensare alla favola del brutto anatroccolo). Si trova anche nei nostri cieli notturni grazie a una costellazione che è anche una delle più estese in assoluto. Rappresentato ad ali spiegate, sembra aprirci le porte del cielo, proprio come fece l'astronoma che porta il suo nome, Henrietta Swan Leavitt.

In famiglia

Henrietta Swan Leavitt

Nata il 4 luglio del 1868, Henrietta fu la prima dei sette figli di George Roswell Leavitt ed Henrietta Swan Kendrick. George era un ministro congregazionalista nato a Lowell, nel Massachusetts.
A quel tempo il membro più famoso della famiglia era il fratello di George, Erasmus Darwin Leavitt, stesso nome del nonno di Henrietta. Era un ingegnere diventato famoso per aver progettato il motore di pompaggio Leavitt, che integrava una valvola a pompa inventata da Alois Riedler, motivo per cui l'invenzione è anche nota come motore di Leavitt-Riedler.
Nel 1885 la famiglia Leavitt si spostò a Celveland, in Ohio. Qui Henrietta frequentò l'Oberlin College, che, fondato nel 1833, fu in pratica la prima scuola mista degli Stati Uniti. Dopo aver concluso gli studi, ritornò a Cambridge dove fece domanda per entrare nel Radcliffe College. In effetti all'epoca forse sarebbe più corretto parlare della Society for the Collegiate Instruction of Women. Per essere ammessa, Henrietta dovette superare una serie di esami in varie discipline, come per esempio la letteratura classica, il latino, il greco il tedesco, ma anche storia, matematica, fisica, astronomia. L'unica materia in cui non superò i test fu la storia, ma venne comunque ammessa per darle l'opportunità di rrimediare alle sue lacune durante i corsi.
Questi ultimi erano basati soprattutto sull'arte e molto poco sulla scienza, però poté studiare filosofia, introduzione alla fisica e matematica. In particolare il corso di matematica era dedicato alla geometria analitica e al calcolo differenziale, in cui eccelleva. Altra materia in cui si rivelò particolarmente portata fu l'astronomia. Alla fine si diplomò nel giugno del 1892.

Direzione: le stelle

Le calcolatrici di Harvard

Aveva seguito il corso di astronomia dell'ultimo anno presso l'Osservatorio di Harvard, e, dopo la laurea, si offrì di lavorare gratuitamente presso questa struttura. Il direttore dell'Osservatorio all'epoca era Edward Charles Pickering, che era stato professore di fisica presso il Massachusetts Institute of Technology giusto prima di accettare il suo incarico attuale nel 1876. Egli credeva che l'obiettico dell'Osservatorio fosse quello di collezionare quanti più dati possibile sulle stelle così da poter essere di supporto ai lavori teorici. Il suo obiettivo era catalogare la posizione, il colore e la magnitudine del maggior numero di stelle possibile. A tale scopo aveva creato un team composto esclusivamente da donne. La scelta non era solo dovuta al fatto che le donne risultavano generalmente più precise e ordinate degli uomini, ma soprattutto perché i loro stipendi erano considerevolmente più bassi. Per cui Pickering accolse con grande gioia la possibilità di avere i servigi di Henrietta gratuitamente, affidandole il compito di studiare le lastre fotografiche da cui ricavare i dati richiesti. Si sapeva, però, che molte stelle cambiavano la loro luminosità, così un ulteriore compito per la ragazza era ricercare proprio tali stelle variabili.
Da queste prime ricerche, passate a osservare lastre fotografiche su lastre fotografiche, la Leavitt iniziò a scrivere nel corso del 1896 scrisse una prima bozza per un articolo che riassumeva i risultati di questo lavoro preliminare.
Nel settembre di quello stesso anno fece richiesta di passaporto per poter viaggiare all'estero. Una volta ottenuto il documento, la Leavitt andò in Europa, dalla quale rientrò due anni più tardi, sempre ad Harvard, dove discusse con Pickering del suo lavoro al di là dell'oceano. L'astronomo le diede alcuni suggerimenti per migliorare il suo articolo, poi, però, la ragazza fu in qualche modo costretta a partire per seguire la famiglia che si doveva trasferire a Beloit nel Wisconsin, dove suo padre era stato trasferito. Qui insegnava arte presso il Beloit College, ma come scrisse in una lettera a Pickering del 13 maggio del 1902, desiderava riprendere il lavoro di astronoma: purtroppo aveva alcuni problemi agli occhi, causati dalle intense osservazioni delle lastre astronomiche degli anni precedenti, che le rendevano difficile proseguire con questo genere di lavoro.
Per fortuna, grazie evidentemente al "riposo" dalle osservazioni, gli occhi di Henrietta si ripresero, così chiese a Pickering di inviarle il materiale per concludere il suo articolo. Nel frattempo Pickering riuscì a farle una proposta interessante: tornare a lavorare a Cambridge per 30 centesimi l'ora.
Poco dopo essere tornata a Cambridge, l'1 gennaio del 1903 chiese un nuovo passaporto, anche questa volta per l'Europa. Le poche cose che si sanno di questo viaggio furono che giunse in Europa a Napoli e ritornò in patria ripartendo da Liverpool. Una volta rientrata a Cambridge, si stabilì presso la casa dello zio Erasmus Darwin, l'ingegnere.

Aprire le porte del cielo

E finalmente ci avviciniamo al risultato per cui è maggiormente nota: nella primavera del 1904 vennero spedite all'Osservatorio di Harvard le lastre fotografiche della Piccola Nube di Magellano nella costellazione del Tucano (un altro uccello celeste!) provenienti dall'Osservatorio di Arequipa. La Piccola Nube di Magellano, insieme con la Grande Nube di Magellano, è relativamente vicina alla Via Lattea, la nostra galassia: d'altra parte fanno parte tutte e tre del nostro Gruppo Locale, un sistema di un'ottantina di galassie gravitazionalmente legate il cui centro di gravità si trova in un qualche punto tra la Via Lattea e Andromeda.
Per avere un'idea delle dimensioni, e quindi della quantità di stelle coinvolte, basti pensare che la Piccola Nube ha un diametro di all'incirca 7000 anni luce e dista da noi 197000 anni luce, mentre la Grande Nube ha un diametro di circa 14000 anni luce e dista da noi 157000 anni luce. La stessa Via Lattea ha un diametro di circa 140000 anni luce. Entrambe le galassie, poi, sono osservabili solo dall'emisfero meridionale, motivo per cui le osservazioni venivano fatte presso l'Osservatorio di Arequipa, costruito in Peru e funzionante dal 1891, per poi venire spedite agli osservatori settentrionali.
E osservando queste lastre Henrietta scoprì un numero straordinario di stelle variabili. I risultati di questo lavoro vennero pubblicati in un articolo di 21 pagine nel 1908: 1777 Variables in the Magellanic Clouds.
Ed è proprio in conclusione di questo articolo che scrisse l'affermazione più importante che diede la possibilità di calcolare in maniera molto più precisa le distanze nell'universo:

E' degno di nota che le variabili più luminose hanno periodi più lunghi.

Bisogna ricordare che a quel tempo non era nota alcuna scala di distanze: la magnitudine assoluta delle variabili nella Via Lattea non poteva essere stimata dalla loro luminosità apparente. In ogni caso la magnitudine assoluta delle stelle nella Piccola Nube di Magellano, essendo almeno approssimativamente alla stessa distanza dalla Terra, poteva essere facilmente dedotta con buona precisione a partire dalla loro magnitudine apparente. Questo consentì alla Leavitt di fornire l'osservazione di vitale importanza sul legame tra i periodi delle variabili e la loro magnitudine assoluta. Sebbene, però, i risultati fossero convincenti, si basavano su un campione di appena 16 stelle, per cui era necessario realizzare ulteriori misure. Purtroppo il lavoro venne interrotto quando si ammalò.
Dopo un breve periodo passato in ospedale nel dicembre del 1908, l'astronoma tornò a Beloit dai suoi genitori, dove vivevano anche due dei suoi fratelli, impegnati nei rispettivi lavori in ambito religioso. Nonostante l'intenzione di tornare a Cambridge per proseguire il lavoro, una leggera malattia la costrinse a proseguire il suo soggiorno a Beloit, così Pickering, che era interessato ai suoi talenti per la classificazione delle proprietà di 96 stelle intorno alla Polare, le inviò le lastre direttamente a casa dei genitori. Dopo aver portato a termine il lavoro, la Leavitt si sentì sufficientemente bene da poter tornare ad Harvard: era il maggio del 1910.
A marzo dell'anno dopo una nuova interruzione a causa del decesso del padre. Anche in questo caso lavorò da Beloit grazie alle lastre che le erano state spedite nel corso dei mesi successivi. Quindi, quando nell'autunno del 1911 tornò a Cambridge, poté proseguire il suo lavoro sulle variabili nelle Nubi di Magellano.
La relazione che ricavò alla fine di questo lungo studio permetteva di ricavare le distanze relative, per cui, per poter usare queste misure per determinare la scala dell'universo, era necessario sviluppare altre tecniche di calcolo. I risultati vennero presentati in un articolo uscito nel 1912:

Si può tracciare una linea retta tra ciascuna delle due serie di punti corrispondenti ai massimi e i minimi, mostrando quindi che esiste una relazione semplice tra la luminosità delle variabili Cefeidi e i loro periodi.

Portò anche avanti il lavoro sulle 96 stelle intorno alla Polare dal quale produsse un poderoso articolo dopo aver esaminato 299 lastre provenienti da 13 osservatori diversi. Nel frattempo aveva subito, nella prima metà del 1913, un intervento allo stomaco.
Poi, nell'agosto del 1917, Harlow Shapley, che stava lavorando alla determinazione delle dimensioni della Via Lattea, contattò Pickering, chiedendo, in pratica, un aiuto da parte della Leavitt:

Credo che la sua scopoerta della relazione tra il periodo e la luminosità è destinata a essere uno dei risultati più significativi dell'astronomia stellare.

Nonostante quanto scritto, ci volle una seconda lettera, inviata nel luglio del 1918, per ottenere una risposta da parte di Pickering. Successivamente, nel 1920, entrò in corispondenza direttamente con la Leavitt, che chiese al più esperto astronomo alcuni consigli sulla direzione di ricerca da intraprendere. Quindi nel 1921 iniziarono a lavorare insieme, quando il primo divenne direttore dell'Osservatorio di Harvard, mentre la Leavitt era stata messa a capo del gruppo di fotometria stellare. La collaborazione, però, durò molto poco: a novembre del 1921, infatti, un cancro allo stomaco chiese il conto a Henrietta, che alla fine morì il 12 dicembre di quell'anno.
La storia, però, prosegue ancora un po': siamo, infatti, nel 1925 e Gösta Mittag-Leffler invia all'Osservatorio di Harvard una lettera indirizzata a Henrietta:

Onorata Miss Leavitt,
Ciò che il mio amico e collega professor von Zeipel di Uppsala mi ha detto riguardo la vostra scoperta della legge empirica riguardante il legame tra la magnitudine e il periodo delle varibili-cefeidi della Piccola Nube di Magellano, mi ha impressionato così profondamente che mi sento seriamente incline di nominarla per il premio Nobel per la fisica per il 1926.

Che strani scherzi che fa la vita, con un premio che avrebbe meritato, ma che non veniva (e così è tuttora) assegnato alla memoria (e che a quanto pare Shapley cercò di accreditarsi, senza successo).

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