Vera Rubin: l'astronoma che misurò le curve di rotazione di Andromeda e svelò la materia oscura

Nel 1948 una matricola di 20 anni della Vassar College chiese di iscriversi al dottorato di astrofisica a Princeton. Ricevette una lettera di rifiuto: il dipartimento non ammetteva donne. La giovane si chiamava Vera Cooper, sarebbe diventata Vera Rubin dopo il matrimonio, e nel 1970, dal monte Lowell in Arizona, avrebbe pubblicato uno dei lavori che ha cambiato la cosmologia del Novecento: la dimostrazione, basata su Andromeda, che le galassie ruotano in un modo incompatibile con la materia visibile. Ovvero: deve esistere altra massa, invisibile, da qualche parte. La chiameremo materia oscura.

Una formazione contro le statistiche

Vera Florence Cooper nasce a Filadelfia il 23 luglio 1928 in una famiglia ebrea di origine est-europea. A dieci anni guarda da sola le stelle Perseidi dalla finestra della cameretta. Dopo Vassar (1948), dove il dipartimento di astronomia ha una sola docente, Maud Worcester Makemson, si iscrive a Cornell (master, 1951) e a Georgetown (PhD, 1954). La sua tesi di dottorato è una bomba: studiando i moti propri di 109 galassie, scrive che la distribuzione non è isotropa e suggerisce che l'universo possa avere «una struttura a grande scala». La comunità accademica liquida il lavoro come un artefatto. Solo trent'anni dopo i superammassi galattici daranno ragione a Rubin, come ricostruisce la biografia ufficiale di Carnegie Science.

Il sodalizio con Kent Ford e lo spettrografo a tubo immagine

Nel 1965 Rubin entra alla Department of Terrestrial Magnetism della Carnegie Institution di Washington e incontra Kent Ford, ingegnere ottico che ha costruito un image-tube spectrograph: uno spettrografo a tubo immagine così sensibile da consentire spettroscopia su oggetti molto deboli, come la periferia delle galassie. La collaborazione è perfetta: lei chiede le domande, lui fornisce gli strumenti. Nello stesso anno Rubin è la prima donna a essere autorizzata a osservare al telescopio Hale di Mount Palomar, dove fino a quel momento i bagni dell'edificio osservatori erano riservati agli uomini. Ne realizzò uno con una toppa «Vera» pinnata alla porta.

1970: la curva di rotazione di Andromeda

Lo studio «Rotation of the Andromeda Nebula from a Spectroscopic Survey of Emission Regions», pubblicato nel 1970 sull'Astrophysical Journal, contiene la prima curva di rotazione moderna di una galassia. Misurando l'effetto Doppler in 67 regioni HII (zone ionizzate dalle stelle giovani) lungo l'asse maggiore di M31, Rubin e Ford trovarono che la velocità di rotazione non diminuisce con la distanza dal centro, come ci si sarebbe aspettati se la massa fosse concentrata nel nucleo luminoso. Restava costante a circa 200 km/s fino a 24 kpc dal centro. La conseguenza, ricavata dalla legge gravitazionale, era ineludibile: la massa totale doveva aumentare linearmente con il raggio, ben oltre la materia luminosa visibile.

Il termine «materia oscura» era stato proposto nel 1933 dall'astronomo svizzero Fritz Zwicky per spiegare la dinamica dell'ammasso di Coma, ma era rimasto un'ipotesi marginale. Rubin trasformò quella speculazione in osservazione robusta. L'American Physical Society data il consenso scientifico moderno al 1970-1980. Tra il 1978 e il 1985 il team Rubin-Ford-Thonnard misurò 60 galassie a spirale: tutte mostravano lo stesso comportamento «piatto» della curva di rotazione.

Il Nobel mai assegnato

Per molti decenni la comunità astronomica internazionale ha aspettato il Premio Nobel per Vera Rubin. Non è mai arrivato. Il Nobel del 2019 a Peebles «per i contributi teorici alla cosmologia fisica» ha sfiorato il tema senza riconoscere la pioniera della parte osservativa. Rubin morì il 25 dicembre 2016, dopo aver lavorato fino agli ottant'anni e aver insegnato l'astronomia a oltre trenta dottorandi (gran parte donne, riportandole nel campo). Tre suoi figli sono scienziati a loro volta, tra cui David Rubin matematico e Judith Young (1952-2014), astronoma all'University of Massachusetts.

L'eredità: Vera C. Rubin Observatory

Nel 2020 la National Science Foundation ha rinominato il Large Synoptic Survey Telescope del Cile in Vera C. Rubin Observatory. Lo strumento, da 8,4 metri di diametro e una fotocamera da 3,2 gigapixel, vedrà prima luce nel 2026 e produrrà ogni notte un panorama completo del cielo australe. Sarà la più potente mappatura di materia oscura mai realizzata. La scheda di Space.com sintetizza il programma scientifico. Anche la zecca USA ha onorato Rubin: nel 2025 ha emesso una moneta da 25 cent con il suo profilo, come ricorda lo Smithsonian American Women's History Museum.

Le sue parole

«Non sognate la stessa cosa con cui avete iniziato. Tante volte ho cambiato il mio sogno. Quando il sogno cambia, il sogno migliora.» — Vera Rubin, discorso alle dottorande di Yale, 1996.

La voce enciclopedica dedicata conserva l'elenco delle sue 114 pubblicazioni e dei premi raccolti, dalla National Medal of Science (1993) alla Gold Medal della Royal Astronomical Society (1996).