Gli scienziati studiano da tempo il lavoro di Subrahmanyan Chandrasekhar, l'astrofisico americano di origine indiana che ha vinto il Premio Nobel nel 1983, ma pochi sanno che le sue ricerche sulle dinamiche stellari e planetarie devono un profondo debito di gratitudine a una donna quasi dimenticata:Donna DeEtte Elbert .

Dal 1948 al 1979, Elbert ha lavorato come "computer" per Chandrasekhar, ideando e risolvendo instancabilmente a mano equazioni matematiche. Sebbene abbia condiviso la paternità con il premio Nobel su 18 articoli e Chandrasekhar abbia riconosciuto con entusiasmo i suoi contributi seminali, il suo più grande successo non è stato riconosciuto fino a quando uno studioso post-dottorato dell'UCLA ha collegato i fili del lavoro di Chandrasekhar che tutti riconducevano a Elbert.

Il successo di Elbert? Prima di chiunque altro, ha predetto le condizioni ritenute ottimali affinché un pianeta o una stella generi il proprio campo magnetico, ha affermato la studiosa Susanne Horn, che ha trascorso mezzo decennio basandosi sul lavoro di Elbert.

Ora Horn e il professore di scienze della Terra, del pianeta e dello spazio Jonathan Aurnou dell'UCLA hanno pubblicato un articolo in Proceedings of the Royal Society A in cui presentano la nuova "gamma Elbert", che descrive in dettaglio le loro previsioni sulla gamma di combinazioni che rotazione, convezione e magnetismo possono assumere per generare al meglio un campo magnetico dell'intero pianeta.

Il lavoro, affermano gli autori, aiuterà i ricercatori in una varietà di discipline a comprendere meglio le condizioni all'interno della Terra e all'interno di altri pianeti e a identificare i pianeti al di fuori del nostro sistema solare con il potenziale per ospitare la vita.

"Elbert non aveva una laurea formale in matematica, ma quello che faceva oggi la maggior parte delle persone non potrebbe farlo. È davvero difficile fare matematica di solito usando i moderni computer elettronici", ha detto Horn, ora professore associato presso il Research Center for Fluid and Complex Systems presso Università di Coventry nel Regno Unito. "Chandrasekhar dice nelle note a piè di pagina che i modi sottili ed eleganti per risolvere problemi particolari sono stati effettivamente proposti da Elbert. Ha dappertutto il suo trattato sulla dinamica dei fluidi geofisici e astrofisici ma non è un'autrice. Oggi sarebbe considerata una matematica a sé stante giusto, ma negli anni '50 e '60 era difficile per una donna ottenere più credito di una nota a piè di pagina."

E poiché la scoperta di Elbert relativa alla generazione di campi magnetici planetari è rimasta radicata nel lavoro del suo datore di lavoro, la scoperta è stata generalmente attribuita a Chandrasekhar, che ha condiviso il Nobel per la fisica per le scoperte relative all'evoluzione stellare e alle stelle massicce.

La Horn ha detto che spera che il lavoro che lei e Aurnou hanno intrapreso per perfezionare ed espandere le previsioni originali di Elbert fornisca un tributo appropriato, anche se tardivo, a Elbert, morto nel 2019 all'età di 90 anni.

La gamma Elbert:come i pianeti e le stelle creano campi magnetici

I pianeti generano i propri campi magnetici attraverso la circolazione interna di fluidi riscaldati elettricamente conduttori come metalli liquidi o oceani molto salati. Quando un pianeta ruota sul proprio asse, il movimento di questi fluidi si organizza, generando campi magnetici planetari lungo il percorso. Gli scienziati ritengono che i pianeti con campi magnetici abbiano maggiori probabilità di sostenere la vita perché il campo magnetico agisce come una sorta di bozzolo che protegge il pianeta dall'ambiente spaziale circostante, spesso ostile, ha affermato Aurnou.

"La chiave è che hai tutti questi movimenti fluidi. Il nucleo terrestre è composto prevalentemente da ferro liquido. Mentre il pianeta si raffredda lentamente nello spazio, la parte superiore più fredda del nucleo liquido affonda e il ferro più caldo sale in profondità", ha spiegato.

Il movimento causato da questo affondamento e aumento è noto come convezione. I movimenti di convezione nei materiali elettricamente conduttori, come il ferro liquido nel nucleo terrestre, possono creare correnti elettriche che possono quindi generare il campo magnetico globale di un pianeta.

"Non è chiaro se la sola turbolenza convettiva genererà un campo magnetico su scala planetaria", ha osservato Aurnou, "ma sappiamo che la rotazione planetaria organizza la turbolenza in schemi di movimento che possono farlo". In altre parole, ha detto, le forze di rotazione chiamate forze di Coriolis muovono i fluidi in modi prevedibili mentre il pianeta ruota. "Elbert è stato il primo a sottolineare che quando queste forze di rotazione sono paragonabili in forza alle forze magnetiche, la convezione inizierà a organizzarsi sulla scala del pianeta stesso. È un sistema così semplice e sensato."

Elbert ha scoperto questo principio da sola mentre Chandrasekhar era in un tour di conferenze estive e glielo ha presentato al suo ritorno. Ha incorporato la scoperta di Elbert nel suo lavoro e l'ha accreditata in una nota a piè di pagina senza approfondire il suo significato.

Ma Horn ha scavalcato il lavoro di Elbert.

"Quello che abbiamo fatto è cercare come i modelli di convezione nei metalli liquidi e la loro evoluzione variano quando soggetti sia alla rotazione che ai campi magnetici", ha detto Horn. "Abbiamo scoperto che esistono diversi regimi di comportamento convettivo e abbiamo mappato dove si trovano questi regimi esatti. Questo lavoro crea un'intera suite di nuove previsioni che utilizzeremo per costruire futuri modelli numerici e di laboratorio della generazione del campo magnetico planetario e stellare. "

Il documento ad accesso aperto, "The Elbert range of magnetostrophic convection. I. Linear theory", è il primo di una serie di tre articoli che Horn e Aurnou intendono pubblicare sulla base del lavoro di Elbert. + Esplora ulteriormente

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