Ihre Arbeit half ihrem Chef, den Nobelpreis zu gewinnen. Jetzt steht sie im Rampenlicht

Wissenschaftler haben die Arbeit von Subrahmanyan Chandrasekhar, dem in Indien geborenen amerikanischen Astrophysiker, der 1983 den Nobelpreis erhielt, lange studiert, aber nur wenige wissen, dass seine Forschungen zur Dynamik von Sternen und Planeten einer fast vergessenen Frau zu großem Dank verpflichtet sind: Donna DeEtte Elbert .

Von 1948 bis 1979 arbeitete Elbert als „Computer“ für Chandrasekhar und entwickelte und löste unermüdlich mathematische Gleichungen von Hand. Obwohl sie bei 18 Artikeln die Autorschaft mit der Nobelpreisträgerin teilte und Chandrasekhar ihre bahnbrechenden Beiträge enthusiastisch anerkannte, blieb ihre größte Errungenschaft unerkannt, bis ein Postdoktorand an der UCLA die Fäden in Chandrasekhars Arbeit verband, die alle zu Elbert zurückführten.

Elberts Leistung? Vor allen anderen habe sie die Bedingungen vorhergesagt, die als optimal für einen Planeten oder Stern gelten, um sein eigenes Magnetfeld zu erzeugen, sagte die Gelehrte Susanne Horn, die ein halbes Jahrzehnt damit verbracht hat, auf Elberts Arbeit aufzubauen.

Jetzt haben Horn und der UCLA-Professor für Erd-, Planeten- und Weltraumwissenschaften, Jonathan Aurnou, einen Artikel veröffentlicht Verfahren der Royal Society A in dem sie den neu benannten „Elbert-Bereich“ präsentieren, der ihre Vorhersagen über den Bereich von Kombinationen detailliert beschreibt, die Rotation, Konvektion und Magnetismus annehmen können, um am besten ein planetenweites Magnetfeld zu erzeugen.

Die Arbeit, sagen die Autoren, wird Forschern in einer Vielzahl von Disziplinen helfen, die Bedingungen im Erdinneren und auf anderen Planeten besser zu verstehen und Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu identifizieren, die das Potenzial haben, Leben zu beherbergen.

„Elbert hatte keinen formalen Abschluss in Mathematik, aber was sie tat, konnten die meisten Menschen heutzutage nicht mehr. Es ist wirklich harte Mathematik, die normalerweise mit modernen elektronischen Computern durchgeführt wird“, sagte Horn, jetzt außerordentlicher Professor am Forschungszentrum für Fluide und komplexe Systeme at Coventry University in Großbritannien. „Chandrasekhar sagt in Fußnoten, dass die subtilen und eleganten Wege zur Lösung bestimmter Probleme tatsächlich von Elbert vorgeschlagen wurden. Sie ist überall in seiner Abhandlung über geophysikalische und astrophysikalische Strömungsdynamik, aber sie ist keine Autorin. Heute würde sie selbst als Mathematikerin gelten Richtig, aber in den 50er und 60er Jahren war es für eine Frau schwer, mehr Anerkennung als eine Fußnote zu bekommen.“

Und weil Elberts Entdeckung bezüglich der Erzeugung planetarer Magnetfelder in die Arbeit ihres Arbeitgebers eingebettet blieb, wurde die Entdeckung im Allgemeinen Chandrasekhar zugeschrieben, die den Nobelpreis für Physik für Entdeckungen im Zusammenhang mit der Entwicklung von Sternen und massereichen Sternen teilte.

Horn sagte, sie hoffe, dass die Arbeit, die sie und Aurnou unternommen haben, um Elberts ursprüngliche Vorhersagen zu verfeinern und zu erweitern, eine angemessene – wenn auch verspätete – Hommage an Elbert darstellt, der 2019 im Alter von 90 Jahren starb.

Die Elbert-Reihe: Wie Planeten und Sterne Magnetfelder erzeugen

Planeten erzeugen ihre eigenen Magnetfelder durch die interne Zirkulation erhitzter, elektrisch leitender Flüssigkeiten wie flüssiger Metalle oder sehr salzhaltiger Ozeane. Wenn sich ein Planet um seine Achse dreht, organisiert sich die Bewegung dieser Flüssigkeiten und erzeugt dabei planetare Magnetfelder. Wissenschaftler glauben, dass Planeten mit Magnetfeldern eher Leben erhalten, weil das Magnetfeld wie eine Art Kokon wirkt, der den Planeten von der umgebenden, oft unfreundlichen Weltraumumgebung abschirmt, sagte Aurnou.

„Der Schlüssel ist, dass Sie all diese Flüssigkeitsbewegungen haben. Der Erdkern besteht überwiegend aus flüssigem Eisen. Wenn der Planet langsam in den Weltraum abkühlt, sinkt der kühlere obere Teil des flüssigen Kerns und das heißere Eisen steigt in die Tiefe“, erklärte er.

Die durch dieses Sinken und Steigen verursachte Bewegung wird als Konvektion bezeichnet. Konvektionsbewegungen in elektrisch leitenden Materialien wie dem flüssigen Eisen im Erdkern können elektrische Ströme erzeugen, die dann das globale Magnetfeld eines Planeten erzeugen können.

„Es ist nicht klar, ob konvektive Turbulenzen allein ein Magnetfeld von planetarer Größe erzeugen werden“, bemerkte Aurnou, „aber wir wissen, dass die planetare Rotation die Turbulenzen in Bewegungsmuster organisiert, die dies können.“ Mit anderen Worten, sagte er, Rotationskräfte, sogenannte Coriolis-Kräfte, bewegen Flüssigkeiten auf vorhersagbare Weise, wenn sich der Planet dreht. „Elbert war der erste, der darauf hinwies, dass, wenn diese Rotationskräfte in ihrer Stärke mit magnetischen Kräften vergleichbar sind, sich die Konvektion auf der Ebene des Planeten selbst zu organisieren beginnt. Es ist so ein einfaches, vernünftiges System.“

Elbert entdeckte dieses Prinzip auf eigene Faust, während Chandrasekhar auf einer Sommervortragsreise war, und stellte es ihm nach seiner Rückkehr vor. Er nahm Elberts Befund in seine eigene Arbeit auf und erwähnte sie in einer Fußnote, ohne sich weiter mit ihrer Bedeutung zu befassen.

Aber Horn übersprang Elberts Arbeit.

„Wir haben untersucht, wie die Konvektionsmuster in flüssigen Metallen und ihre Entwicklung variieren, wenn sie sowohl Rotations- als auch Magnetfeldern ausgesetzt sind“, sagte Horn. „Wir haben herausgefunden, dass es verschiedene Bereiche des Konvektionsverhaltens gibt, und wir haben kartiert, wo sich diese genauen Bereiche befinden. Diese Arbeit macht eine ganze Reihe neuer Vorhersagen, die wir verwenden werden, um zukünftige Labor- und numerische Modelle der planetaren und stellaren Magnetfelderzeugung zu erstellen. „

Das frei zugängliche Papier „The Elbert range of magnetostrophic convection. I. Linear theory“ ist das erste einer Reihe von drei Papieren, die Horn und Aurnou veröffentlichen wollen und die auf Elberts Arbeit aufbauen.