12月25日圣诞节，著名的女天文学家薇拉·鲁宾（Vera Rubin）离开了人世。
或许你之前从未听说过她，但你肯定听说过暗物质。正是鲁宾发现了暗物质，并在此过程中开创了一个新的研究领域。
上世纪60年代末，鲁宾和天文学家肯特·福特（Kent Ford）拍摄了遥远天体的光谱，其中包括星系。
光谱把天体发出的光分隔成彩虹状，通过多普勒效应可以知道目标天体的运动情况。汽车引擎或警报声在靠近时会越来越高亢、而远去时越来越低沉的原理就是多普勒效应。
当汽车驶近时，声波波峰间的距离会缩短；而当汽车驶离时，声波的波峰距离会拉长。前者的声音频率更高，后者的声音频率更低。
光也是如此，我们也由此知道宇宙的膨胀：星系和类星体离我们越远，它们发出的光就会更加呈红色，也就是逐渐向光谱的低频部分移动。
但光谱还告诉我们另外一件事：如果你放大一个星系，你会看见其不同部分的多普勒频移。朝观察者运动的部分更为偏蓝，远离观察者的部分则偏红，据此可以推断该星系（或者至少是其中的可见天体）的旋转速度。鲁宾拍摄了仙女座的光谱，那是离我们最近的大型星系。
鲁宾发现，仙女座的某些明亮区域似乎都以相同的速度围绕该星系的中心旋转。按照牛顿的万有引力定律，如果你在太空中围绕一个质量更大的天体旋转，那么你离那个天体越远，你的运动速度就应该越慢。
太阳系就是如此：冥王星绕太阳一圈需要248个地球年，而水星（比冥王星大不了多少）只需要88个地球天，因为它离太阳非常近。旋转曲线描述了天体的旋转速度与它们到恒星系统或星系中心的距离之间的关系。旋转曲线应该逐渐向下，但仙女座的曲线却是平的。
太阳系（左）和仙女座星系（右）的旋转曲线
这并非偶然。鲁宾和福特观测的数十个其他星系也存在相同现象。数据清楚明了：星系的旋转曲线是平的。另一个异常现象是星系本身的物质含量。天文学家观测到的明亮物质不足以使恒星处于固定的位置，尤其是如果鲁宾测得的旋转曲线无误的话。
研究暗物质的斯坦福大学物理学副教授里萨·韦克斯勒（Risa Wechsler）说，就是这个原因，使得鲁宾的研究在天文学界具有重要影响力。“这是20世纪最重要的发现之一，”韦克斯勒说，“她基本上证明了宇宙中的大部分物质都没有发光。”
鲁宾不是第一个注意到那些异常现象的人，但的确是她率先进行了大规模研究，证明那些现象不是最终会消失的观测错误。再加上阿尔伯特·博斯马（Albert Bosma）的独立观测和上世纪70年代中期的理论工作，一个全新的研究领域由此诞生。
“这引发了我们从何而来的疑问，”韦克斯勒说。如果没有暗物质，宇宙中的弥散气体就永远不会结合在一起形成更致密的物质。如此一来，整个宇宙就只有稀薄的气体，其他天体也就不复存在。“需要暗物质提供的额外引力，来使宇宙中的气体塌缩并形成恒星。”没有恒星，就没有生命。
鲁宾的观测意义重大，但她一直没能拿到诺贝尔奖。这有很多原因。一个原因是性别歧视：诺贝尔物理学奖迄今共有203位获奖者，但其中只有两名女性：1903年获奖的居里夫人和1963年的玛丽亚·格佩特-梅耶（Maria Goeppert-Mayer）。
诺贝尔奖“冷落女性”的一个著名例子是天体物理学家乔瑟琳·贝尔（Jocelyn Bell），她在发现脉冲星方面做出了重要贡献。她的论文导师安东尼·休伊什（AntonyHewish）因为这一发现，在1974年和天文学家马丁·赖尔（Martin Ryle）共同获得诺贝尔物理学奖，但乔瑟琳才是那个研究无线电望远镜数据，做出最初发现的人。
鲁宾的一生中多次遭遇性别歧视：在她职业生涯的早期，一位男性系主任曾提出以自己的名字在一个研讨会上发表她的一篇论文。鲁宾拒绝了。
另一个原因是对天文学的偏见。韦克斯勒说，诺贝尔奖在最初的几十年里并没有把天文学当回事，但这种情况已经有所改观。汉斯·贝特（Hans Bethe）因为对恒星核反应的研究，在1967年获得诺贝尔奖。
此后，诺贝尔物理学奖又与天文学相关研究六度结缘。
最近一次是在2011年，亚当·里斯（Adam Riess）、布莱恩·施密特（Brian Schmidt）和索尔·珀尔马特（Saul Perlmutter）因为发现宇宙膨胀正在加速而获奖。
翻译：于波
来源：QUARTZ
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