Джоэль Стеббинс: Пионер фотоэлектрической фотометрии в астрономии

Введение

Американский астроном Джоэл Степбинс (30 июля 1878 – 16 марта 1966) – американский астроном, пионер фотоэлектрической фотометрии в астрономии. Он был директором обсерватории Университета Иллинойса с 1903 по 1922 год, где проводил новаторские исследования с использованием селеновых ячеек. В 1922 году он стал директором обсерватории Уошберна при Университете Висконсина – Мэдисон, где оставался до 1948 года. После 1948 года Степбинс продолжал свои исследования в обсерватории Лика до выхода на пенсию в 1958 году. Степбинс развил фотоэлектрическую фотометрию от зарождающегося метода в начале 1900-х годов до зрелой техники к 1950-м годам, когда она вытеснила фотографию как основной метод фотометрии. Он использовал новую технику для изучения затменных двойных звёзд, покраснения звёздного света межзвёздной пылью, цвета галактик и переменных звёзд.

Биография

Джоэл Степбинс родился в Омахе, штат Небраска, 30 июля 1878 года, как сын Чарльза Степбинса, служащего железной дороги Union Pacific, и его жены Сары Энн (урождённой Стюббс). У Степбинса было две сестры, Юнис и Миллисент. Он посещал начальную и среднюю школу в Омахе, после чего в 1896 году поступил в Университет Небраски – Линкольн. В 1899 году он получил степень бакалавра наук (BS) и провёл ещё год в качестве аспиранта, прежде чем переехал в Университет Висконсина – Мэдисон, где изучал астрономию в обсерватории Уошберна под руководством Джорджа С. Комстока. В 1901 году Степбинс совместно с Комстоком опубликовал свою первую статью, посвящённую кривой блеска Новой Персеи. Затем он получил стипендию обсерватории Лик Калифорнийского университета. Там он под руководством Уильяма Уоллеса Кэмпбелла защитил степень доктора философии (PhD), представив диссертацию о спектрах Омикрон Кита. Он стал лишь третьим астрономом, получившим докторскую степень в Калифорнийском университете. Его диссертация была впоследствии опубликована в Astrophysical Journal в 1903 году. Ещё до получения докторской степени Степбинс занял должность преподавателя астрономии и директора обсерватории Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне. 27 июня 1905 года он женился на Мэй Луизе Прентисс, с которой учился вместе в Университете Небраски в Линкольне. У них родилось двое детей: сын Роберт и дочь Изабелла. Степбинс начал проводить наблюдения с использованием поляризационного фотометра. Недовольный его работой, он сотрудничал с Ф. С. Брауном в разработке фотометра на основе селеновой ячейки. Начиная с 1907 года, Степбинс начал первые измерения с использованием фотометра на селеновых ячейках, сначала Луны, а затем, по мере повышения чувствительности прибора, переменных звёзд. Начиная с 1910 года он исследовал затмевающие двойные звёзды, такие как Алголь. К 1913 году Генри Норрис Расселл разработал теорию затмевающих двойных звёзд, и Степбинс понял, что существует множество не открытых систем. Вскоре он обнаружил, что Бета Ориона и Дельта Ориона являются затмевающими двойными звёздами. За этим последовали другие открытия. Разработка фотоэлектрической ячейки Якобом Кунцем произвела революцию в астрономической фотометрии. Фотоэлектрические ячейки Кунца были во много раз чувствительнее коммерчески доступных, что позволяло обнаруживать слабый звёздный свет. В 1915 году Степбинс использовал новые фотометры для изучения Бета Лиры, более нерегулярной двойной системы. Новое оборудование позволило наблюдать всё более тусклые звёзды. Работа Степбинса была отмечена премией Рамфорда Американской академии искусств и наук в 1913 году и медалью Генри Дрейпера Национальной академии наук США в 1915 году. Обсерватория Университета Иллинойса была объявлена Национальным историческим памятником в связи со значимостью работ Степбинса и Кунца. В 1922 году Степбинс переехал в Университет Висконсина – Мэдисон, где стал директором обсерватории Уошберна, сменив Джорджа С. Комстока. Степбинс проводил систематические фотометрические исследования звёзд главной последовательности типов O и B, а также шаровых скоплений. В более поздние годы он заинтересовался космической пылью. Среди его учеников были Олин Дж. Эгген, Чарльз М. Хаффер, Джеральд Крон и Альберт Уитфорд. В 1948 году Степбинс ушёл в отставку из Университета Висконсина – Мэдисона и обсерватории Уошберна в возрасте семидесяти лет и начал работать в обсерватории Лик, сотрудничая с Джеральдом Кроном, который когда-то был его учеником. Они использовали фотометрические методы для получения новых значений светимости цефеид. Это подтвердило шкалу расстояний до галактик, разработанную Вальтером Бааде. Завершив исследования ярких цефеид, Степбинс и Крон использовали фотометрические методы для изучения Солнца, которое на порядки превосходит по яркости любой другой объект на небе, получив точную оценку его звёздного цвета и блеска. Он окончательно ушёл на пенсию в возрасте восьмидесяти лет. Степбинс также внес вклад в орнитологию, опубликовав новаторскую статью совместно с Э. А. Фатхом, посвящённую использованию астрономических телескопов для определения скорости перелётных птиц. В последние годы жизни он страдал лейкемией. Он умер в больнице Пало-Альто 16 марта 1966 года. Его пережили жена Мэй, сын Роберт и дочь Изабелла. Некоторые его работы хранятся в архивах Университета Иллинойса, но большая часть его переписки и научных трудов находится в архивах Университета Висконсина – Мэдисона. Часть его переписки, особенно касающаяся его ранних и поздних лет работы в обсерватории Лик, хранится в архиве Мэри Ли Шейн обсерватории Лик, который находится в архивах Калифорнийского университета в Санта-Крузе.

Joel Stebbins was born in Omaha, Nebraska, on July 30, 1878, the son of Charles Stebbins, an office worker at the Union Pacific Railroad and his wife Sara Ann née Stubbs. Stebbins had two sisters, Eunice and Millicent. He attended elementary and high school in Omaha, before entering the University of Nebraska–Lincoln in 1896. He received his Bachelor of Science (BS) degree in 1899, and remained for a year as a graduate student before leaving for the University of Wisconsin–Madison, where he studied astronomy at the Washburn Observatory under George C. Comstock. Stebbins published his first paper, concerning the light curve of Nova Persei with Comstock in 1901. He then received a fellowship from the University of California's Lick Observatory. He earned his Doctor of Philosophy (PhD) degree there under the supervision of William Wallace Campbell, writing a thesis on the spectra of Omicron Ceti. His was only the third PhD to be awarded for astronomy by the University of California. His thesis was subsequently published in the Astrophysical Journal in 1903. Even before Stebbins received his doctorate, he took a job as an instructor in astronomy at the University of Illinois at Urbana–Champaign and director of the University of Illinois Observatory. He married May Louise Prentiss, who had been a classmate at the University of Nebraska, in Lincoln on June 27, 1905. They had two children, a son, Robert, and a daughter, Isabelle. Stebbins began making observations with a polarizing photometer. Frustrated by its use, he worked with F. C. Brown to develop a photometer based on a selenium cell. Beginning in 1907, Stebbins began the first measurements using the selenium cell photometer first on the moon and then later, as the sensitivity of the instrument was improved, on variable stars. He examined eclipsing binaries such as Algol starting in 1910. By 1913, Henry Norris Russell had developed the theory of eclipsing binaries, and Stebbins realized that there were many undiscovered ones. He soon found that Beta Aurigae and Delta Orionis were eclipsing binaries. Further discoveries followed. The development of the photoelectric cell by Jakob Kunz revolutionized astronomical photometry. Kunz's photoelectric cells were many times more sensitive than what was available commercially and therefore able to detect faint star light. In 1915, Stebbins used the new photometers to examine Beta Lyrae, a more irregular binary system. The new equipment allowed observations of increasingly faint stars. Stebbins work was recognized with the American Academy of Arts and Sciences' Rumford Prize in 1913, and the United States National Academy of Sciences' Henry Draper Medal in 1915. The University of Illinois Observatory has been designated a National Historic Landmark based on the significance of Stebbins' and Kunz's work. In 1922, Stebbins relocated to the University of Wisconsin–Madison, where he became the director of the Washburn Observatory in succession to George C. Comstock. Stebbins conducted systematic photometric studies of the O type and B type main sequence stars and globular clusters. In later years, he became interested in cosmic dust. His students included Olin J. Eggen, Charles M. Huffer, Gerald Kron and Albert Whitford. Stebbins retired from the University of Wisconsin Madison and the Washburn Observatory in 1948 at the age of seventy, and then went to work at the Lick Observatory, collaborating with Gerald Kron, who had once been his student. They used photometric methods to obtain new values for the luminosity of the Cepheids. This confirmed Walter Baade's extragalactic distance scale. Having dealt with the bright Cepheids, Stebbins and Kron used photometric techniques to study the Sun, which is orders of magnitude brighter than any other object in the sky. Obtaining an accurate assessment of its stellar color and magnitude. He retired for good at the age of eighty. Stebbins also contributed to ornithology, with his pioneering paper, with E. A. Fath, The Use of Astronomical Telescopes in Determining the Speeds of Migrating Birds. In his later years, he suffered from leukaemia. He died at Palo Alto hospital on March 16, 1966. He was survived by his wife May, son Robert and daughter Isabelle. Some of his papers are in the University of Illinois Archives, but most of his correspondence and scientific papers are preserved in the University of Wisconsin Madison Archives. Some of his correspondence, related especially to his early and later days at Lick Observatory, resides in the Mary Lea Shane Archive of Lick Observatory, which is held at the archives of the University of California Santa Cruz.