Mặc dù sống trong thời đại phụ nữ thường không được khuyến khích để theo đuổi lĩnh vực học thuật, nhưng nhà thiên văn học người Mỹ Annie Jump Cannon đã vượt qua mọi định kiến xã hội và có nhiều công trình nghiên cứu đột phá. Trong đó nổi bật nhất là một hệ thống phân loại sao vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.

Annie Jump Cannon kiểm tra các tấm kính ảnh chụp bầu trời đêm. Ảnh: Space
Annie Jump Cannon kiểm tra các tấm kính ảnh chụp bầu trời đêm. Ảnh: Space

Annie Jump Cannon sinh ra tại bang Delaware (Mỹ) vào tháng 12/1863. Lúc còn nhỏ, cô từng cảm thấy thích thú với những khối thủy tinh nhỏ hình lăng trụ dùng để trang trí đèn. Cô thường gỡ chúng ra, đặt dưới những tia nắng Mặt trời và chơi đùa với ánh sáng. Mẹ của cô, Mary Jump, luôn khuyến kích con gái quan tâm đến các vì sao, cũng như quan sát chúng từ tầng gác mái của gia đình.

Cannon đã tìm hiểu về các chòm sao với sự trợ giúp của một cuốn sách giáo khoa thiên văn cũ mang tên “Stars and prisms” (Các ngôi sao và lăng kính). “Trò chơi thời thơ ấu này dường như là lời tiên đoán về nghề nghiệp sau này của tôi”, Cannon nói.

Mẹ của Cannon cũng ủng hộ cô học toán và các môn khoa học tại trường Wellesley College. Người hướng dẫn của cô là Sarah Frances Whiting, một nhà vật lý nữ hiếm hoi ở Mỹ vào thời điểm đó. Cannon có thành tích học tập xuất sắc và tốt nghiệp thủ khoa chuyên ngành vật lý năm 1884.

Cannon không theo đuổi sự nghiệp khoa học ngay lập tức sau khi rời trường Wellesley College. Thay vào đó, cô trở về nhà ở Delaware, nơi cô trở thành gia sư dạy môn toán và lịch sử. Cô cũng phát triển rất nhiều kỹ năng chụp ảnh, thậm chí đi du lịch khắp châu Âu để ghi lại những khoảnh khắc thú vị bằng máy ảnh hộp. Cô từng xuất bản một tập sách nhỏ về các bức ảnh của mình ở Tây Ban Nha vào năm 1893.

Một biến cố lớn xảy ra khi Cannon trải qua một cơn sốt phát ban. Căn bệnh đã khiến cô giảm thính lực và gần như bị điếc. Không đầu hàng trước số phận, cô gửi thư cho người hướng dẫn trước đây của mình là Whiting để xin giới thiệu công việc. May mắn thay, cô được nhận làm giảng viên vật lý tại trường Wellesley College. Điều này cũng cho phép cô theo đuổi các nghiên cứu sau đại học về vật lý và thiên văn học, đồng thời bắt đầu tìm hiểu về quang phổ. Sau đó không lâu, cô đăng ký vào trường Radcliffe College với mục đích tiếp cận những chiếc kính thiên văn tốt hơn.

Năm 1896, Edward Pickering – Giám đốc Đài quan sát của Đại học Harvard (Mỹ) – đã mời Cannon tham gia nhóm nghiên cứu của mình, bởi vì cô có một nền tảng học vấn tốt và nhiều kinh nghiệm với kính thiên văn. Nhiệm vụ của nhóm nghiên cứu là hoàn thành Danh mục sao Henry Draper (HD) bằng cách lập bản đồ và xác định mọi ngôi sao trên bầu trời đêm dựa vào quang phổ. Công việc chủ yếu của họ bao gồm đo độ sáng, vị trí, màu sắc và phân loại những ngôi sao trên tấm kính ảnh.

Ban đầu, các nhà thiên văn học tại Đại học Harvard sử dụng một lăng kính đặt trước thị kính của kính thiên văn để quan sát quang phổ một ngôi sao, sau đó vẽ quang phổ bằng tay. Cuối cùng, họ sử dụng các tấm kính ảnh có kích thước 20×25cm để lưu lại hình ảnh quang phổ. Phương pháp này cho phép họ ghi dữ liệu của nhiều hơn một ngôi sao trong tầm nhìn của kính thiên văn tại một thời điểm.

Cannon đã dành nhiều đêm để quét bầu trời đêm tại đài quan sát, ghi lại tất cả những dao động nhỏ về độ sáng của các ngôi sao khác nhau, cũng như tổng hợp thêm dữ liệu từ các nhà khoa học trên toàn thế giới.

Cannon đặc biệt xuất sắc khi có khả năng phân loại các ngôi sao chỉ trong vòng ba giây. Cô đặt từng tấm kính ảnh lên giá đỡ, sau đó sử dụng một tấm gương ở phần chân đế hứng ánh sáng Mặt trời và chiếu sáng các dải quang phổ trên tấm kính ảnh. Cô sử dụng một chiếc kính hiển vi để hỗ trợ quan sát, xác định dạng quang phổ của ngôi sao và thông báo kết quả phân loại bằng lời nói cho một trợ lý.

Hai trong số các đồng nghiệp của Cannon là Williamina Fleming và Antonia Maury đã nghĩ ra các hệ thống phân loại sao khác nhau. Hệ thống của Fleming chia các ngôi sao thành 15 loại dựa trên dạng quang phổ, tùy thuộc vào độ mạnh của các vạch hydro. Hệ thống của Fleming có vẻ phức tạp hơn khi chia các ngôi sao thành 22 loại, dựa trên độ mạnh của vạch heli.

Cannon đã nghĩ ra cách phân loại sao đơn giản hơn. Cô xếp hạng các ngôi sao dựa trên nhiệt độ, từ nóng nhất đến lạnh nhất, thông qua độ mạnh của các vạch hấp thụ Balmer đối với mỗi ngôi sao. Cô phân chia chúng vào các lớp quang phổ O, B, A, F, G, K, M – với O là các ngôi sao nóng nhất và M là mát nhất (Mặt trời là ngôi sao thuộc loại G). Cách phân loại này vẫn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay. Các sinh viên chuyên ngành thiên văn thường sử dụng những chữ cái đầu trong câu nói “Oh Be A Fine Girl, Kiss Me” để ghi nhớ dễ dàng hơn.

Liên minh Thiên văn Quốc chính thức thông qua hệ thống phân loại sao của Cannon vào ngày 9/5/1922. Cùng năm đó, Cannon đã dành sáu tháng để chụp ảnh các ngôi sao tại Peru ở Nam bán cầu.

Chín tập của Danh mục sao Henry Draper được xuất bản từ năm 1918 đến năm 1924. Khi giám đốc Đài quan sát Pickering qua đời năm 1919, Cannon đảm nhận việc giám sát nội dụng của sáu tập còn lại. Cô cũng có nhiều đóng góp cho phần đầu tiên của bản đồ sao mở rộng Henry Draper Extension Charts xuất bản năm 1937.

Nhờ các dữ liệu của Cannon, nhà thiên văn học Cecilia Payne-Gaposchkin đã tính tỷ lệ phần trăm của mỗi nguyên tố hóa học từ quang phổ sao. Payne-Gaposchkin phát hiện hydro và helium là hai nguyên tố có nhiều nhất trong Mặt trời, các ngôi sao và trong cả vũ trụ.

Cannon là nhà khoa học nữ đầu tiên nhận bằng tiến sĩ khoa học danh dự của Đại học Oxford, cũng như là phụ nữ đầu tiên được nhận Huân chương Henry Draper của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia nhờ sự tiến cử của Harlow Shapley – người kế nhiệm Pickering tại Đài quan sát của Đại học Harvard.

Cannon tiếp tục các nghiên cứu tại Đại học Harvard cho đến khi qua đời vào ngày 13/4/1941. Trong suốt sự nghiệp của mình, Cannon đã lập danh mục khoảng 350.000 ngôi sao, phát hiện thêm 300 ngôi sao biến thiên, 5 tân tinh và một hệ sao đôi.