Den 25 februari 1925 skrev Gösta Mittag-Leffler, pensionerad professor i matematik och en av dem som föreslog kandidater till Nobelpriset, ett brev till Amerika: ”Ärade fröken Leavitt. Vad min vän och kollega professor von Zeipel i Uppsala har berättat mig, om er beundransvärda upptäckt av den empiriska lagen rörande förhållandet mellan magnitud och periodlängd för cepheidvariabler, /.../ har gjort ett så djupt intryck på mig att jag är allvarligt benägen att nominera er till 1926 års Nobelpris i fysik.” Mittag-Leffler säger sig ha otillräckliga uppgifter om upptäckten, han är ju inte astronom, så han ber fröken Leavitt om upplysningar och lovar behandla dem ”med den största diskretion och på sätt som synes mig bäst befordra min avsikt”.
Vad var det som fick Mittag-Leffler att i upptäckaren av denna astronomiska lag se en Nobelpriskandidat? Ett sätt att förstå miss Leavitts revolutionerande upptäckt är att betrakta oss själva och vår världsbild före Leavitt.
Vi människor kan med våra ögon bedöma hur långt bort ett föremål är. Avståndet mellan ögonen kan beskrivas som basen i en triangel, där ögonen är två av triangelns tre hörn. Det tredje hörnet är föremålet vi betraktar. Om föremålet är rakt framför oss så bildar baslinjen från ena ögat till det andra och linjen från ena ögat till föremålet en vinkel som är mindre än 90 grader. Detsamma gäller för vinkeln vid andra ögat. Hjärnan använder denna information för att bestämma avståndet. Om man håller upp ett finger på armlängds avstånd och blundar på ett öga i sänder, så ser man bakgrunden flytta sig. Det är ett uttryck för att triangelns vinklar är mindre än 90 grader.
Denna förmåga sträcker sig inte hur långt som helst. När vi upplever att bergsryggar på långt håll ser ut som vackra kulisser, så är det en följd av att avståndsbedömningen inte längre fungerar. Hjärnan kan inte längre skilja ögonvinklarna i triangeln från en 90 graders vinkel. Därtill kommer att om flera personer bedömer ett avstånd, så är resultaten sällan lika. Redan under antiken utvecklades därför matematiska metoder för denna avståndsbedömning, till exempel triangulering, som sedan främst använts inom lantmäteriet.
Blickar vi upp under klara nätter ser vi tusentals stjärnor. Vi kan förmoda att människor alltifrån tankens gryning har funderat över hur långt bort de är. I de kulturer där triangulering användes väcktes snart tanken att med denna metod bestämma avståndet till stjärnorna. Men hur man än försökte kunde avståndet inte mätas. Man stod inför samma fenomen, som när vi inte kan bedöma avstånd till avlägsna berg; föremålet är för långt bort för att vinklarna vid baslinjen skall kunna uppmätas. Detta misslyckande kom att få stor betydelse för synen på världsalltet.
Aristarchos från Samos, verksam vid biblioteket i Alexandria, lanserade omkring 280 f Kr teorin att jorden rörde sig kring solen, det som kallas den heliocentriska uppfattningen. Antikens människor accepterade inte denna teori, och de hade tungt vägande skäl. Om jorden rör sig kring solen, så kan en linje mellan jordens position på våren och dess position på andra sidan solen om hösten utgöra en baslinje. Från dessa två positioner borde stjärnhimlen inte se likadan ut, precis som när man håller upp ett finger och blundar med ett öga i sänder. Åtminstone någon stjärna borde skenbart ha förflyttat sig, så att vinkeln mellan baslinjen och linjen till stjärnan skulle skilja sig åt mellan vår och höst. Men denna skillnad, stjärnparallaxen, stod ingenstans att finna. I Aristarchos teori förklarades detta med att stjärnorna befann sig så långt bort att avståndet var omätligt. Hans samtid ansåg att en teori som gav sådana bokstavligen omätbara resultat måste vara felaktig. Följaktligen föll den heliocentriska teorin.
När Copernicus 1543 lanserade den heliocentriska uppfattningen på nytt, så kvarstod problemet med stjärnparallaxen, ett problem som fördröjde antagandet av teorin. När Galilei och andra från 1600-talet riktade kikaren mot himlen upptäckte de mycket nytt, men inte heller de kunde fastställa någon stjärnparallax. Under 1700-talet började man kunna uppskatta planeternas avstånd till solen, men stjärnorna förblev utom räckhåll.
Det dröjde ända till 1839 innan en astronom, tysken Friedrich Bessel, kunde publicera den första uppmätta stjärnparallaxen. Även om den heliocentriska världsbilden vid denna tid var allmänt accepterad, så innebar Bessels upptäckt det verkliga belägget för att jorden rör sig. Under resten av 1800-talet utvidgades det mätbara universum, genom att man med förfinade teleskop fann parallaxer för bortåt hundra av de närmaste stjärnorna.
Men sedan var det stopp. Den överväldigande mängden av stjärnor befann sig för långt bort. Man kunde bara spekulera om hur stort universum var, och om de anhopningar av stjärnor som observerades var andra galaxer eller förtätningar av en enda, vår egen. Vid ingången av 1900-talet var stjärnhimlen lika kulisslik i astronomernas teleskop som alptopparna i fjärran för blotta ögat. Hur skulle man ta sig vidare till stjärnorna och slutligen bestämma universums storlek?
Detta problem löstes av den amerikanska kvinna, Henrietta Swan Leavitt, som Mittag-Leffler skrev till 1925. Hon har nu beståtts en biografi av New York Times vetenskapsjournalist George Johnson, Miss Leavitt's Stars: The Untold Story of the Woman Who Discovered How to Measure the Universe (Atlas Books, 162 s).
Med fängslande streck tecknar Johnson den miljö i vilken Leavitt verkade, Harvardobservatoriet i Cambridge, Massachusetts. Där pågick i slutet av 1800-talet ett projekt för att katalogisera de stjärnor som då upptäcktes med den nya tekniken att fotografera genom teleskop. Men det var ett överväldigande arbete att på fotografiska plåtar granska var och en av tiotusentals stjärnor. Få utbildade manliga astronomer var villiga att åta sig detta enformiga arbete, vilket också skulle ställa sig dyrt för observatoriet.
Fysikern Edward Pickering, som basade för projektet, började då anställa outbildad och billig kvinnlig arbetskraft, vilken, faktiskt, gick under benämningen ”computers”. En av dessa var Henrietta Swan Leavitt. Hon hade den högsta utbildning en kvinna då kunde få i Amerika. Hon hade gått ut från Radcliffe college i Cambridge 1892 med ett betyg, som, om hon varit man, kunde ha givit en fil kand från Harvarduniversitetet i samma stad. Året därpå, 25 år gammal, började hon arbeta som volontär vid observatoriet, från 1902 som anställd. Tidigt fick hon av Pickering uppgiften att finna stjärnor som långsamt varierade i ljusstyrka, i perioder från dagar till månader. Detta var ett synnerligen tålamodsprövande arbete, som krävde stor noggrannhet. Det var här Leavitt gjorde sin upptäckt.
I en artikel 1908 publicerade hon data för 1 777 variabla stjärnor. Hon fäste läsarens uppmärksamhet vid 16 av dessa i Lilla magellanska molnet (en av de närmaste galaxerna) och gav deras magnitud (ljusstyrka) och periodicitet (variation i ljusstyrka), samt avslutade med orden: ”Det är värt att notera att de ljusare variablerna har de längre perioderna.” Detta är ett magnifikt understatement, fullt i klass med Darwins korta mening om människan i slutet av ”Origin of Species”, eller Watsons och Cricks avslutningsord i deras artikel om DNA-strukturen 1953.
Vad hon menade, och klarare uttryckte i en artikel 1912, var att längden av ljusstyrkans variation kunde avslöja stjärnans absoluta ljusstyrka. Detta kunde sägas eftersom de studerade stjärnorna, de så kallade cepheidvariablerna, befann sig i samma galax och följaktligen på ungefär samma avstånd från oss. För astronomerna stod det klart att hon funnit en avståndsmätare i universum. Om två cepheider hade samma variation, då hade de samma absoluta ljusstyrka. Men om den ena syntes fyra gånger svagare för oss, så var den dubbelt så långt bort som den andra (eftersom ljuset avtar med kvadraten på avståndet). På så sätt fick astronomerna ett verktyg att på allvar börja kartlägga universum på djupet och inte blott i två dimensioner.
Det fanns dock ett problem. Leavitts lag gav än så länge bara relativa avstånd. Det krävdes
fortfarande att någon mätte avståndet i ljusår till åtminstone en cepheidvariabel. Men hade man väl det avståndet så kunde man, genom att kalkylera variation och magnitud hos andra cepheider, kartlägga Vintergatan och hoppa från galax till galax för att mäta avstånden i universum. Henrietta Leavitt fick själv inte ägna sig åt denna forskning. Pickering anställde sina ”computers” för att räkna och katalogisera, inte för att tänka.
Men en ung energisk astronom, Harlow Shapley, ägnade några år på 1910-talet åt att sätta siffror på Leavitts måttstock, som han prisade i brev till Pickering, och med den mäta Vintergatan. Edwin Hubble vid Mount Wilson-observatoriet i Kalifornien använde under 1920-talet Leavitts lag om period och ljusstyrka för att fastställa avstånden till Andromeda och andra galaxer. Universum hade nu vuxit till ofattbara hundratusentals ljusår, och inom några år, när Hubble började använda rödförskjutningen som måttstock, till hundra miljoner ljusår. I dag anser astronomerna att universum har en radie på 13,8 miljarder ljusår. Det var Leavitts lag som gjorde det möjligt att inleda denna snabba uppmätning av universum.
Titeln på Johnsons bok är rättvisande. Det är Leavitts stjärnor och vad de betydde som skildras. Henrietta Leavitt själv har varit svårare att komma åt. Hon efterlämnade inga personliga anteckningar, inga personliga brev, ingen familj. Hur hon kände inför sin upptäckt och det eviga arbetet som ”computer” vet vi inte. Det lilla som Johnson funnit, och han har letat, reser mest frågor. Hon var ledig långa tider från Harvard, för att vårda anhöriga och sig själv. Hon reste två gånger på årslånga resor till Europa, men oklart vart och varför.
Leavitt framstår som en av dessa grå, trägna arbetare i vetenskapens vingård, som man vet finns bakom de flesta av de lysande prestationer, vars frontpersoner belönas med priser och uppmärksamhet. I dag är de vanligen utbildade akademiker. Men så sent som på 60-talet anställde Brookhaven National Laboratory hemmafruar för att granska bilder av subatomära partiklar, i jakt på mönster som skulle kunna tolkas av de utbildade forskarna. Vid Harvardobservatoriet på Leavitts tid var de flesta outbildade kvinnor, även om andelen med college- eller universitetsutbildning efter hand steg. Av de 14 700 variabla stjärnor som var katalogiserade 1956 hade 68 procent upptäckts av kvinnorna vid observatoriet. Liknande siffror finns för observationer av novor. Kvinnorna arbetade som mänskliga computers tills de maskinella gjorde dem överflödiga. Leavitt blir så en symbol, såväl för den osynlige medarbetaren, som för kvinnan i vetenskapsvärlden.
Leavitt fick aldrig något Nobelpris. När Mittag-Leffler skrev sitt brev var hon redan sedan tre år död. Den energiske Harlow Shapley, som efterträtt Pickering vid Harvardobservatoriet och en tid varit Leavitts chef, var den som fick Mittag-Lefflers förfrågan på sitt bord. I sitt svar nedvärderade han Leavitts insats, samtidigt som han i lätt genomskådliga ordalag lät förstå vem som verkligen var förtjänt av priset. Men något pris kom inte att utdelas för upptäckten. Leavitt försvann in i glömskan, medan män som Shapley och Hubble, ingalunda oförtjänt, har erhållit sina platser i vetenskapshistorien. Men vid deras sida borde också Henrietta Swan Leavitt stå.
