Son travail a aidé son patron à remporter le prix Nobel. Maintenant les projecteurs sont braqués sur elle

Les scientifiques étudient depuis longtemps les travaux de Subrahmanyan Chandrasekhar, l’astrophysicien américain d’origine indienne qui a remporté le prix Nobel en 1983, mais peu savent que ses recherches sur la dynamique stellaire et planétaire doivent une profonde gratitude à une femme presque oubliée : Donna DeEtte Elbert. .

De 1948 à 1979, Elbert a travaillé comme « ordinateur » pour Chandrasekhar, concevant et résolvant inlassablement des équations mathématiques à la main. Bien qu’elle ait partagé la paternité avec le lauréat du prix Nobel sur 18 articles et que Chandrasekhar ait reconnu avec enthousiasme ses contributions fondamentales, sa plus grande réalisation n’a pas été reconnue jusqu’à ce qu’un chercheur postdoctoral à l’UCLA relie les fils du travail de Chandrasekhar qui ont tous ramené à Elbert.

L’exploit d’Elbert ? Avant tout le monde, elle a prédit les conditions jugées optimales pour qu’une planète ou une étoile génère son propre champ magnétique, a déclaré la chercheuse Susanne Horn, qui a passé une demi-décennie à s’appuyer sur les travaux d’Elbert.

Maintenant, Horn et le professeur de sciences de la Terre, des planètes et de l’espace de l’UCLA, Jonathan Aurnou, ont publié un article dans Actes de la Royal Society A dans lequel ils présentent la nouvelle « gamme d’Elbert », qui détaille leurs prédictions sur la gamme de combinaisons que la rotation, la convection et le magnétisme peuvent supposer pour générer au mieux un champ magnétique planétaire.

Les travaux, selon les auteurs, aideront les chercheurs de diverses disciplines à mieux comprendre les conditions à l’intérieur de la Terre et sur d’autres planètes et à identifier les planètes en dehors de notre système solaire susceptibles d’héberger la vie.

« Elbert n’avait pas de diplôme officiel en mathématiques, mais ce qu’elle faisait, la plupart des gens ne pouvaient pas le faire de nos jours. Ce sont des mathématiques vraiment difficiles, généralement effectuées à l’aide d’ordinateurs électroniques modernes », a déclaré Horn, maintenant professeur associé au Centre de recherche sur les systèmes fluides et complexes à Université de Coventry au Royaume-Uni. « Chandrasekhar dit dans les notes de bas de page que les manières subtiles et élégantes de résoudre des problèmes particuliers ont en fait été proposées par Elbert. Elle est partout dans son traité sur la dynamique des fluides géophysiques et astrophysiques mais n’est pas un auteur. Aujourd’hui, elle serait considérée comme une mathématicienne à part entière. c’est vrai, mais dans les années 50 et 60, il était difficile pour une femme d’obtenir plus de crédit qu’une note de bas de page. »

Et parce que la découverte d’Elbert concernant la génération de champs magnétiques planétaires est restée ancrée dans le travail de son employeur, la découverte a généralement été attribuée à Chandrasekhar, qui a partagé le prix Nobel de physique pour les découvertes liées à l’évolution stellaire et aux étoiles massives.

Horn a déclaré qu’elle espérait que le travail qu’elle et Aurnou ont entrepris pour affiner et développer les prédictions originales d’Elbert fournirait un hommage approprié, bien que tardif, à Elbert, décédé en 2019 à l’âge de 90 ans.

La gamme Elbert : comment les planètes et les étoiles créent des champs magnétiques

Les planètes génèrent leurs propres champs magnétiques grâce à la circulation interne de fluides chauffés et conducteurs d’électricité tels que les métaux liquides ou les océans très salés. Lorsqu’une planète tourne sur son axe, le mouvement de ces fluides s’organise, générant au passage des champs magnétiques planétaires. Les scientifiques pensent que les planètes avec des champs magnétiques sont plus susceptibles de maintenir la vie parce que le champ magnétique agit comme une sorte de cocon qui protège la planète de l’environnement spatial environnant, souvent hostile, a déclaré Aurnou.

« La clé est que vous avez tous ces mouvements fluides. Le noyau de la Terre est principalement composé de fer liquide. Alors que la planète se refroidit lentement dans l’espace, la partie supérieure la plus froide du noyau liquide coule et le fer le plus chaud monte en profondeur », a-t-il expliqué.

Le mouvement provoqué par ce naufrage et cette montée est connu sous le nom de convection. Les mouvements de convection dans les matériaux électriquement conducteurs, tels que le fer liquide dans le noyau terrestre, peuvent créer des courants électriques qui peuvent ensuite générer le champ magnétique global d’une planète.

« Il n’est pas clair si la turbulence convective seule générera un champ magnétique à l’échelle planétaire », a noté Aurnou, « mais nous savons que la rotation planétaire organise la turbulence en modèles de mouvement qui peuvent. » En d’autres termes, a-t-il dit, les forces de rotation appelées forces de Coriolis déplacent les fluides de manière prévisible lorsque la planète tourne. « Elbert a été le premier à souligner que lorsque ces forces de rotation sont comparables en force aux forces magnétiques, alors la convection commencera à s’organiser à l’échelle de la planète elle-même. C’est un système tellement simple et sensé. »

Elbert a découvert ce principe par elle-même alors que Chandrasekhar était en tournée de conférences d’été et le lui a présenté à son retour. Il a incorporé la découverte d’Elbert dans son propre travail et l’a créditée dans une note de bas de page sans approfondir sa signification.

Mais Horn a dépassé le travail d’Elbert.

« Ce que nous avons fait, c’est chercher comment les modèles de convection dans les métaux liquides et leur évolution varient lorsqu’ils sont soumis à la fois à la rotation et aux champs magnétiques », a déclaré Horn. « Nous avons découvert qu’il existe différents régimes de comportement convectif, et nous avons cartographié où se trouvent ces régimes exacts. Ce travail fait toute une série de nouvelles prédictions que nous utiliserons pour construire de futurs modèles de laboratoire et numériques de génération de champs magnétiques planétaires et stellaires. « 

L’article en libre accès, « La gamme d’Elbert de la convection magnétostrophique. I. Théorie linéaire », est le premier d’une série de trois articles que Horn et Aurnou prévoient de publier qui s’appuient sur les travaux d’Elbert.