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Subrahmanyan Chandrasekhar était un astrophysicien indo-américain qui a passé sa vie professionnelle aux États-Unis. Il a reçu le prix Nobel de physique de 1983 avec William A. Fowler pour « ...les études théoriques des processus physiques importants pour la structure et l'évolution des étoiles ». Son traitement mathématique de l'évolution stellaire a permis de développer de nombreux modèles théoriques actuels des stades évolutifs ultérieurs des étoiles massives et des trous noirs. La limite de Chandrasekhar porte son nom.
Chandrasekhar a travaillé sur une grande variété de problèmes physiques au cours de sa vie, contribuant à la compréhension contemporaine de la structure stellaire, des naines blanches, de la dynamique stellaire, des processus stochastiques, du transfert radiatif, de la théorie quantique de l'anion hydrogène, de la stabilité hydrodynamique et hydromagnétique, de la turbulence, de l'équilibre et de la stabilité des figures ellipsoïdales d'équilibre, de la relativité générale, de la théorie mathématique des trous noirs et de la théorie des ondes gravitationnelles en collision. À l'Université de Cambridge, il a développé un modèle théorique expliquant la structure des étoiles naines blanches qui tenait compte de la variation relativiste de la masse avec les vitesses des électrons qui composent leur matière dégénérée. Il a montré que la masse d'une naine blanche ne pouvait pas dépasser 1,44 fois celle du Soleil – la limite de Chandrasekhar. Chandrasekhar a révisé les modèles de dynamique stellaire d'abord esquissés par Jan Oort et d'autres en considérant les effets des champs gravitationnels fluctuants au sein de la Voie lactée sur les étoiles tournant autour du centre galactique. Sa solution à ce problème dynamique complexe impliquait un ensemble de vingt équations différentielles partielles, décrivant une nouvelle quantité qu'il a appelée « friction dynamique », qui a les effets doubles de décélérer l'étoile et d'aider à stabiliser les amas d'étoiles. Chandrasekhar a étendu cette analyse au milieu interstellaire, montrant que les nuages de gaz et de poussière galactiques sont distribués de manière très inégale.
Chandrasekhar a étudié au Presidency College, Madras aujourd'hui Chennai et à l'Université de Cambridge. Professeur de longue date à l'Université de Chicago, il a mené certaines de ses études à l'Observatoire Yerkes et a été rédacteur en chef de The Astrophysical Journal de 1952 à 1971. Il a été membre du corps professoral de Chicago de 1937 jusqu'à sa mort en 1995 à l'âge de 84 ans et était le professeur de service distingué Morton D. Hull d'astrophysique théorique.
Enfance et éducation
Chandrasekhar est né le 19 octobre 1910 à Lahore, Panjab, Inde britannique maintenant Pakistan dans une famille brahmane tamoule, de Sita Balakrishnan 1891–1931 et Chandrasekhara Subrahmanya Ayyar 1885–1960 qui était stationné à Lahore en tant qu'auditeur adjoint général des chemins de fer du nord-ouest au moment de la naissance de Chandrasekhar. Il avait deux sœurs aînées, Rajalakshmi et Balaparvathi, trois frères cadets, Vishwanathan, Balakrishnan et Ramanathan et quatre sœurs cadettes, Sarada, Vidya, Savitri et Sundari. Son oncle paternel était le physicien indien et lauréat du prix Nobel C. V. Raman. Sa mère était dévouée aux poursuites intellectuelles, avait traduit « Une maison de poupée » d'Henrik Ibsen en tamoul et est créditée d'avoir suscité la curiosité intellectuelle de Chandra à un jeune âge. La famille a déménagé de Lahore à Allahabad en 1916 et s'est finalement installée à Madras en 1918.
Chandrasekhar a été tuteur à domicile jusqu'à l'âge de 12 ans. À l'école secondaire, son père lui a enseigné les mathématiques et la physique et sa mère lui a enseigné le tamoul. Il a ensuite fréquenté l'Hindu High School, Triplicane, Madras pendant les années 1922–25. Par la suite, il a étudié au Presidency College, Madras de 1925 à 1930, écrivant son premier article, « La diffusion Compton et la nouvelle statistique », en 1929 après avoir été inspiré par une conférence d'Arnold Sommerfeld. Il a obtenu son diplôme de baccalauréat, BSc Hon., en physique, en juin 1930. En juillet 1930, Chandrasekhar a reçu une bourse du gouvernement indien pour poursuivre ses études supérieures à l'Université de Cambridge, où il a été admis au Trinity College, Cambridge, sécurisé par R. H. Fowler avec qui il avait communiqué son premier article. Pendant ses voyages en Angleterre, Chandrasekhar a passé son temps à calculer la mécanique statistique du gaz d'électrons dégénérés dans les étoiles naines blanches, fournissant des corrections relativistes au travail précédent de Fowler voir Héritage ci-dessous.
À l'Université de Cambridge
Au cours de sa première année à Cambridge, en tant qu'étudiant chercheur de Fowler, Chandrasekhar a passé son temps à calculer les opacités moyennes et à appliquer ses résultats à la construction d'un modèle amélioré pour la masse limite de l'étoile dégénérée. Aux réunions de la Royal Astronomical Society, il a rencontré E. A. Milne. À l'invitation de Max Born, il a passé l'été 1931, sa deuxième année d'études supérieures, à l'institut de Born à Göttingen, travaillant sur les opacités, les coefficients d'absorption atomique et les photosphères stellaires modèles. Sur les conseils de P. A. M. Dirac, il a passé sa dernière année d'études supérieures à l'Institut de physique théorique de Copenhague, où il a rencontré Niels Bohr.
Après avoir reçu une médaille de bronze pour son travail sur les étoiles dégénérées, à l'été 1933, Chandrasekhar a reçu son doctorat à Cambridge avec une thèse parmi ses quatre articles sur les polytropes auto-gravitants rotatifs. Le 9 octobre, il a été élu à une bourse de prix au Trinity College pour la période 1933–1937, devenant seulement le deuxième Indien à recevoir une Trinity Fellowship après Srinivasa Ramanujan 16 ans plus tôt. Il avait été tellement certain d'échouer à obtenir la bourse qu'il avait déjà pris des dispositions pour étudier sous Milne cet automne à Oxford, allant même jusqu'à louer un appartement là-bas.
Pendant ce temps, Chandrasekhar a fait la connaissance du physicien britannique Sir Arthur Eddington. Au cours d'une rencontre tristement célèbre à la Royal Astronomical Society à Londres en 1935, Eddington a ridiculisé publiquement le concept de la limite de Chandrasekhar. Bien qu'Eddington se soit avéré plus tard se tromper par les ordinateurs et la première identification positive d'un trou noir en 1972, cette rencontre a amené Chandrasekhar à envisager un emploi en dehors du Royaume-Uni. Plus tard dans la vie, à plusieurs reprises, Chandrasekhar a exprimé l'avis que le comportement d'Eddington était en partie motivé par le racisme.
Carrière et recherche
Début de carrière
En 1935, Chandrasekhar a été invité par le directeur de l'Observatoire Harvard, Harlow Shapley, à être un conférencier visiteur en astrophysique théorique pour une période de trois mois. Il s'est rendu aux États-Unis en décembre. Lors de sa visite à Harvard, Chandrasekhar a fortement impressionné Shapley, mais a décliné son offre d'une bourse de recherche à Harvard. En même temps, Chandrasekhar a rencontré Gerard Kuiper, un observateur astrophysique néerlandais réputé qui était alors une autorité de premier plan sur les naines blanches. Kuiper avait récemment été recruté par Otto Struve, le directeur de l'Observatoire Yerkes à Williams Bay, Wisconsin, qui était géré par l'Université de Chicago et le président de l'université Robert Maynard Hutchins. Connaissant Chandrasekhar, Struve envisageait alors l'un de trois postes au corps professoral en astrophysique, aux côtés de Kuiper ; l'autre poste avait été pourvu par Bengt Stromgren, un théoricien danois. Suite à une recommandation pleine d'éloges de Kuiper, Struve a invité Chandrasekhar à Yerkes en mars 1936 et lui a proposé le poste. Bien que Chandrasekhar soit vivement intéressé, il a d'abord décliné l'offre et s'est rendu en Angleterre ; après que Hutchins ait envoyé un radiogramme à Chandrasekhar pendant le voyage, il a finalement accepté, revenant à Yerkes comme professeur assistant d'astrophysique théorique en décembre 1936. Hutchins a également intervenu à une occasion où la participation de Chandra à l'enseignement d'un cours organisé par Struve a été opposée par le doyen Henry Gale en raison de préjugés raciaux ; Hutchins a dit « Par tous les moyens, que M. Chandrasekhar enseigne ».
Chandrasekhar est resté à l'Université de Chicago pour toute sa carrière. Il a été promu professeur associé en 1941 et professeur titulaire deux ans plus tard à seulement 33 ans. En 1946, lorsque l'Université Princeton a offert à Chandrasekhar un poste vacant par Henry Norris Russell avec un salaire double de celui de Chicago, Hutchins a augmenté son salaire pour correspondre à celui de Princeton et a persuadé Chandrasekhar de rester à Chicago. En 1952, il est devenu professeur de service distingué Morton D. Hull d'astrophysique théorique et Institut Enrico Fermi, à l'invitation d'Enrico Fermi. En 1953, lui et sa femme, Lalitha Chandrasekhar, ont acquis la citoyenneté américaine. Fait remarquable, Chandrasekhar a décliné de nombreuses offres d'autres universités, y compris une pour succéder à Henry Norris Russell, l'astronome américain de premier plan, en tant que directeur de l'Observatoire de l'Université Princeton.
Après la construction du Laboratoire d'astrophysique et de recherche spatiale LASR par la NASA en 1966 à l'Université, Chandrasekhar occupait l'un des quatre bureaux d'angle du deuxième étage. Les autres coins abritaient John A. Simpson, Peter Meyer et Eugene N. Parker. Chandrasekhar vivait au 4800 Lake Shore Drive après la construction du complexe d'appartements de grande hauteur à la fin des années 1960, et plus tard au 5550 Dorchester Building.
Deuxième Guerre mondiale
Pendant la Seconde Guerre mondiale, Chandrasekhar a travaillé au Laboratoire de recherche balistique au terrain d'essais d'Aberdeen au Maryland. Là, il a travaillé sur des problèmes de balistique, résultant en des rapports tels que le rapport de 1943 « Sur la désintégration des ondes de choc planes, Hauteur optimale pour l'éclatement d'un obus de 105 mm, Sur les conditions pour l'existence de trois ondes de choc, et La réflexion normale d'une onde de souffle ». L'expertise de Chandrasekhar en hydrodynamique a amené Robert Oppenheimer à l'inviter à se joindre au Projet Manhattan à Los Alamos, mais les retards dans le traitement de son autorisation de sécurité l'ont empêché de contribuer au projet. On a rumeur qu'il a visité le projet Calutron.
Philosophie de la systématisation
Il a écrit que sa recherche scientifique était motivée par son désir de participer aux progrès de différents domaines de la science du mieux de ses capacités, et que le motif premier de son travail était la systématisation. « Ce qu'un scientifique essaie essentiellement de faire est de sélectionner un certain domaine, un certain aspect, ou un certain détail, et de voir si cela prend sa place appropriée dans un schéma général qui a la forme et la cohérence ; et, si ce n'est pas le cas, de chercher des informations supplémentaires qui l'aideraient à le faire ».
Chandrasekhar a développé un style unique de maîtrise de plusieurs domaines de la physique et de l'astrophysique ; par conséquent, sa vie professionnelle peut être divisée en périodes distinctes. Il étudierait exhaustivement un domaine spécifique, publierait plusieurs articles à ce sujet, puis écrirait un livre résumant les concepts majeurs du domaine. Il passerait ensuite à un autre domaine pour la décennie suivante et répèterait le modèle. Ainsi il a étudié la structure stellaire, y compris la théorie des naines blanches, pendant les années 1929 à 1939, et s'est ensuite concentré sur la dynamique stellaire, la théorie du mouvement brownien de 1939 à 1943. Ensuite, il s'est concentré sur la théorie du transfert radiatif et la théorie quantique de l'ion négatif de l'hydrogène de 1943 à 1950. Cela a été suivi par un travail soutenu sur la turbulence et la stabilité hydrodynamique et hydromagnétique de 1950 à 1961. Dans les années 1960, il a étudié l'équilibre et la stabilité des figures ellipsoïdales d'équilibre, et aussi la relativité générale. Pendant la période, 1971 à 1983, il a étudié la théorie mathématique des trous noirs, et enfin, pendant la fin des années 80, il a travaillé sur la théorie des ondes gravitationnelles en collision.
Travail avec les étudiants
Chandra a travaillé en étroite collaboration avec ses étudiants et a exprimé sa fierté du fait que sur une période de 50 ans à peu près de 1930 à 1980, l'âge moyen de ses collaborateurs co-auteurs était resté le même, autour de 30 ans. Il a insisté pour que les étudiants l'appellent « Chandrasekhar » jusqu'à ce qu'ils reçoivent leur doctorat, après quoi ils et les autres collègues ont été encouragés à l'appeler « Chandra ». Lorsque Chandrasekhar travaillait à l'Observatoire Yerkes dans les années 1940, il parcourait 150 milles 240 km aller-retour chaque fin de semaine pour enseigner un cours à l'Université de Chicago. Deux des étudiants qui ont suivi le cours, Tsung-Dao Lee et Chen-Ning Yang, ont remporté le prix Nobel avant qu'il puisse en obtenir un pour lui-même. Concernant les interactions en classe lors de ses conférences, l'astrophysicien réputé Carl Sagan a déclaré d'après son expérience personnelle que les « questions frivoles » des étudiants mal préparés étaient « traitées de manière à une exécution sommaire », tandis que les questions de mérite « recevaient une attention sérieuse et une réponse ».
Autres activités
De 1952 à 1971, Chandrasekhar a été rédacteur en chef de The Astrophysical Journal. Lorsqu'Eugene Parker a soumis un article sur sa découverte du vent solaire en 1957, deux éminents examinateurs ont rejeté le document. Cependant, comme Chandra en tant qu'éditeur n'a pas pu trouver d'erreurs mathématiques dans le travail de Parker, il a décidé de publier le document en 1958.
Pendant les années 1990 à 1995, Chandrasekhar a travaillé sur un projet consacré à l'explication des arguments géométriques détaillés du Philosophiae Naturalis Principia Mathematica de Sir Isaac Newton en utilisant le langage et les méthodes du calcul ordinaire. L'effort a abouti au livre Newton's Principia for the Common Reader, publié en 1995. Chandrasekhar était un membre honoraire de l'Académie internationale des sciences.
Vie personnelle
Chandrasekhar a épousé Lalitha Doraiswamy en septembre 1936. Il l'avait rencontrée comme camarade de classe au Presidency College. Chandrasekhar était le neveu de C.V. Raman, qui était aw
