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Subrahmanyan Chandrasekhar era un astrofisico indiano-americano che ha trascorso la sua vita professionale negli Stati Uniti. Gli è stato assegnato il Premio Nobel per la Fisica nel 1983 insieme a William A. Fowler per "...studi teorici dei processi fisici di importanza per la struttura e l'evoluzione delle stelle". Il suo trattamento matematico dell'evoluzione stellare ha prodotto molti dei moderni modelli teorici degli ultimi stadi evolutivi delle stelle massicce e dei buchi neri. Il limite di Chandrasekhar è stato chiamato così in suo onore.
Chandrasekhar ha lavorato su un'ampia varietà di problemi fisici durante la sua vita, contribuendo alla comprensione contemporanea della struttura stellare, delle nane bianche, della dinamica stellare, dei processi stocastici, del trasferimento radiativo, della teoria quantistica dell'anione di idrogeno, della stabilità idrodinamica e idromagnetica, della turbolenza, dell'equilibrio e della stabilità delle figure ellissoidali di equilibrio, della relatività generale, della teoria matematica dei buchi neri e della teoria delle onde gravitazionali in collisione. All'Università di Cambridge, ha sviluppato un modello teorico che spiega la struttura delle stelle nane bianche tenendo conto della variazione relativistica della massa con le velocità degli elettroni che compongono la loro materia degenere. Ha dimostrato che la massa di una nana bianca non poteva superare 1,44 volte quella del Sole – il limite di Chandrasekhar. Chandrasekhar ha rivisto i modelli di dinamica stellare inizialmente delineati da Jan Oort e altri considerando gli effetti dei campi gravitazionali fluttuanti all'interno della Via Lattea sulle stelle che ruotano attorno al centro galattico. La sua soluzione a questo complesso problema dinamico ha coinvolto una serie di venti equazioni differenziali parziali, descrivendo una nuova quantità che ha definito "attrito dinamico", che ha il duplice effetto di decelerare la stella e aiutare a stabilizzare gli ammassi di stelle. Chandrasekhar ha esteso questa analisi al mezzo interstellare, mostrando che le nubi di gas e polvere galattica sono distribuite molto irregolarmente.
Chandrasekhar ha studiato al Presidency College, Madras ora Chennai e all'Università di Cambridge. Professore di lunga data all'Università di Chicago, ha condotto alcuni dei suoi studi presso l'Osservatorio Yerkes e ha servito come redattore di The Astrophysical Journal dal 1952 al 1971. È stato membro della facoltà di Chicago dal 1937 fino alla sua morte nel 1995 all'età di 84 anni, ed era il Morton D. Hull Distinguished Service Professor di Astrofisica Teorica.
Primi anni di vita e istruzione
Chandrasekhar è nato il 19 ottobre 1910 a Lahore, Punjab, India britannica ora Pakistan in una famiglia Tamil Brahmin, da Sita Balakrishnan 1891–1931 e Chandrasekhara Subrahmanya Ayyar 1885–1960 che era di stanza a Lahore come Vice Revisore Generale delle Ferrovie del Nordovest al momento della nascita di Chandrasekhar. Aveva due sorelle maggiori, Rajalakshmi e Balaparvathi, tre fratelli minori, Vishwanathan, Balakrishnan e Ramanathan e quattro sorelle minori, Sarada, Vidya, Savitri e Sundari. Suo zio paterno era il fisico indiano e premio Nobel C. V. Raman. Sua madre era dedita alle ricerche intellettuali, aveva tradotto Casa di bambola di Henrik Ibsen in tamil ed è accreditata di aver suscitato la curiosità intellettuale di Chandra in tenera età. La famiglia si trasferì da Lahore ad Allahabad nel 1916 e infine si stabilì a Madras nel 1918.
Chandrasekhar è stato istruito a casa fino all'età di 12 anni. Alle medie suo padre gli insegnò Matematica e Fisica e sua madre gli insegnò tamil. In seguito ha frequentato la Hindu High School, Triplicane, Madras durante gli anni 1922–25. Successivamente, ha studiato al Presidency College, Madras dal 1925 al 1930, scrivendo il suo primo articolo, "The Compton Scattering and the New Statistics", nel 1929 dopo essere stato ispirato da una conferenza di Arnold Sommerfeld. Ha ottenuto il suo diploma di laurea, BSc Hon., in fisica, nel giugno 1930. Nel luglio 1930, Chandrasekhar è stato premiato con una borsa di studio del Governo indiano per proseguire gli studi di dottorato all'Università di Cambridge, dove è stato ammesso al Trinity College, Cambridge, garantito da R. H. Fowler con il quale ha comunicato il suo primo articolo. Durante i suoi viaggi in Inghilterra, Chandrasekhar ha trascorso il suo tempo elaborando la meccanica statistica del gas di elettroni degenere nelle stelle nane bianche, fornendo correzioni relativistiche al lavoro precedente di Fowler vedi Eredità più avanti.
Presso l'Università di Cambridge
Nel suo primo anno a Cambridge, come studente di ricerca di Fowler, Chandrasekhar ha trascorso il suo tempo calcolando opacità medie e applicando i suoi risultati alla costruzione di un modello migliorato per la massa limite della stella degenere. Alle riunioni della Royal Astronomical Society, ha incontrato E. A. Milne. Su invito di Max Born ha trascorso l'estate del 1931, il suo secondo anno di studi post-laurea, presso l'istituto di Born a Göttingen, lavorando su opacità, coefficienti di assorbimento atomico e fotosfera stellare modello. Su consiglio di P. A. M. Dirac, ha trascorso il suo ultimo anno di studi di dottorato presso l'Istituto di Fisica Teorica a Copenaghen, dove ha incontrato Niels Bohr.
Dopo aver ricevuto una medaglia di bronzo per il suo lavoro su stelle degeneri, nell'estate del 1933, Chandrasekhar ha ricevuto il suo dottorato a Cambridge con una tesi tra i suoi quattro articoli su politropи auto-gravitanti rotanti. Il 9 ottobre è stato eletto a una Fellowship di Premio al Trinity College per il periodo 1933–1937, diventando solo il secondo indiano a ricevere una Trinity Fellowship dopo Srinivasa Ramanujan 16 anni prima. Era stato così sicuro di non ottenere la borsa di studio che aveva già fatto i preparativi per studiare sotto Milne quell'autunno a Oxford, arrivando persino al punto di affittare un appartamento lì.
Durante questo periodo, Chandrasekhar si familiarizzò con il fisico britannico Sir Arthur Eddington. In un incontro infame presso la Royal Astronomical Society a Londra nel 1935, Eddington ha ridicolizzato pubblicamente il concetto del limite di Chandrasekhar. Sebbene Eddington sarebbe stato poi provato sbagliato dai computer e dalla prima identificazione positiva di un buco nero nel 1972, questo incontro ha indotto Chandrasekhar a contemplare un impiego al di fuori del Regno Unito. Più tardi nella vita, in più occasioni, Chandrasekhar ha espresso il parere che il comportamento di Eddington era in parte motivato da razzismo.
Carriera e ricerca
Inizi di carriera
Nel 1935, Chandrasekhar è stato invitato dal Direttore dell'Osservatorio di Harvard, Harlow Shapley, a essere un docente visitatore in astrofisica teorica per un periodo di tre mesi. Si è recato negli Stati Uniti a dicembre. Durante la sua visita a Harvard, Chandrasekhar ha impressionato molto Shapley, ma ha declinato la sua offerta di una borsa di ricerca di Harvard. Allo stesso tempo, Chandrasekhar ha incontrato Gerard Kuiper, un noto astrofisico osservazionale olandese che era allora un'autorità di primo piano sulle nane bianche. Kuiper era stato recentemente reclutato da Otto Struve, il Direttore dell'Osservatorio Yerkes a Williams Bay, Wisconsin, che era gestito dall'Università di Chicago e dal presidente dell'università Robert Maynard Hutchins. Avendo conosciuto Chandrasekhar, Struve lo stava considerando per uno dei tre incarichi di facoltà in astrofisica, insieme a Kuiper; l'altra apertura era stata riempita da Bengt Stromgren, un teorico danese. In seguito a una raccomandazione piena di lodi di Kuiper, Struve ha invitato Chandrasekhar a Yerkes nel marzo 1936 e gli ha offerto il lavoro. Sebbene Chandrasekhar fosse molto interessato, inizialmente ha declinato l'offerta e è partito per l'Inghilterra; dopo che Hutchins ha inviato un radiogramma a Chandrasekhar durante il viaggio, ha finalmente accettato, tornando a Yerkes come Assistente Professore di Astrofisica Teorica nel dicembre 1936. Hutchins ha anche intervistato un'occasione in cui la partecipazione di Chandra all'insegnamento di un corso organizzato da Struve è stata vetata dal decano Henry Gale sulla base di un pregiudizio razziale; Hutchins ha detto "Per tutti i mezzi, che il signor Chandrasekhar insegni".
Chandrasekhar è rimasto all'Università di Chicago per tutta la sua carriera. È stato promosso a professore associato nel 1941 e a professore ordinario due anni dopo a soli 33 anni di età. Nel 1946, quando l'Università di Princeton ha offerto a Chandrasekhar una posizione lasciata vacante da Henry Norris Russell con uno stipendio doppio rispetto a quello di Chicago, Hutchins ha aumentato il suo stipendio corrispondente a quello di Princeton e ha persuaso Chandrasekhar a rimanere a Chicago. Nel 1952, è diventato Morton D. Hull Distinguished Service Professor di Astrofisica Teorica e Istituto Enrico Fermi, su invito di Enrico Fermi. Nel 1953, lui e sua moglie, Lalitha Chandrasekhar, hanno assunto la cittadinanza americana. È famoso che Chandrasekhar ha declinato molte offerte da altre università, inclusa una per succedere a Henry Norris Russell, l'astronomo americano preminente, come direttore dell'Osservatorio dell'Università di Princeton.
Dopo che il Laboratorio per l'Astrofisica e la Ricerca Spaziale LASR è stato costruito dalla NASA nel 1966 presso l'Università, Chandrasekhar ha occupato uno dei quattro uffici d'angolo al secondo piano. Gli altri angoli erano occupati da John A. Simpson, Peter Meyer e Eugene N. Parker. Chandrasekhar ha vissuto al 4800 Lake Shore Drive dopo che il complesso di appartamenti alti è stato costruito alla fine degli anni 1960, e in seguito al 5550 Dorchester Building.
Seconda Guerra Mondiale
Durante la Seconda Guerra Mondiale, Chandrasekhar ha lavorato presso il Ballistic Research Laboratory all'Aberdeen Proving Ground nel Maryland. Mentre era lì, ha lavorato su problemi di balistica, risultando in relazioni come "On the decay of plane shock waves" del 1943, "Optimum height for the bursting of a 105mm shell", "On the Conditions for the Existence of Three Shock Waves" e "The normal reflection of a blast wave". L'esperienza di Chandrasekhar in idrodinamica ha portato Robert Oppenheimer a invitarlo a unirsi al Progetto Manhattan a Los Alamos, ma i ritardi nell'elaborazione della sua autorizzazione di sicurezza gli hanno impedito di contribuire al progetto. Si è vociferato che abbia visitato il progetto Calutron.
Filosofia della sistematizzazione
Ha scritto che la sua ricerca scientifica era motivata dal suo desiderio di partecipare al progresso di diversi soggetti in scienza al meglio della sua capacità, e che il motivo principale alla base del suo lavoro era la sistematizzazione. "Quello che uno scienziato cerca essenzialmente di fare è selezionare un certo dominio, un certo aspetto o un certo dettaglio, e vedere se quello occupa il suo posto appropriato in uno schema generale che ha forma e coerenza; e, se non è così, cercare ulteriori informazioni che lo aiutino a farlo".
Chandrasekhar ha sviluppato uno stile unico di padronanza di diversi campi della fisica e dell'astrofisica; di conseguenza, la sua vita lavorativa può essere divisa in periodi distinti. Avrebbe esaurito lo studio di un'area specifica, pubblicato diversi articoli su di essa e poi scritto un libro che riassume i principali concetti nel campo. Avrebbe quindi passato a un altro campo per il prossimo decennio e ripetere il modello. Così ha studiato la struttura stellare, compresa la teoria delle nane bianche, durante gli anni 1929–1939, e successivamente si è concentrato sulla dinamica stellare, sulla teoria del moto browniano dal 1939 al 1943. Successivamente, si è concentrato sulla teoria del trasferimento radiativo e sulla teoria quantistica dell'ione negativo dell'idrogeno dal 1943 al 1950. Questo è stato seguito da un lavoro sostenuto sulla turbolenza e sulla stabilità idrodinamica e idromagnetica dal 1950 al 1961. Negli anni 1960, ha studiato l'equilibrio e la stabilità delle figure ellissoidali di equilibrio, nonché la relatività generale. Durante il periodo, dal 1971 al 1983 ha studiato la teoria matematica dei buchi neri e, infine, alla fine degli anni '80, ha lavorato sulla teoria delle onde gravitazionali in collisione.
Lavoro con gli studenti
Chandra ha lavorato a stretto contatto con i suoi studenti e ha espresso orgoglio nel fatto che in un periodo di circa 50 anni dal 1930 al 1980, l'età media dei suoi collaboratori co-autori è rimasta la stessa, intorno ai 30 anni. Ha insistito che gli studenti lo si rivolgessero come "Chandrasekhar" fino a quando non avevano ricevuto il loro dottorato, dopodichè loro come altri colleghi erano incoraggiati a rivolgersi a lui come "Chandra". Quando Chandrasekhar stava lavorando presso l'Osservatorio Yerkes negli anni 1940, guidava 150 miglia 240 km avanti e indietro ogni fine settimana per insegnare un corso all'Università di Chicago. Due degli studenti che hanno seguito il corso, Tsung-Dao Lee e Chen-Ning Yang, hanno vinto il premio Nobel prima che potesse ottenerlo per se stesso. Riguardante le interazioni in classe durante le sue lezioni, il noto astrofisico Carl Sagan ha dichiarato dall'esperienza diretta che le "domande frivole" da parte di studenti impreparati erano "trattate nel modo di un'esecuzione sommaria", mentre le domande di merito "ricevevano seria attenzione e risposta".
Altre attività
Dal 1952 al 1971 Chandrasekhar è stato redattore di The Astrophysical Journal. Quando Eugene Parker ha presentato un articolo sulla sua scoperta del vento solare nel 1957, due importanti revisori hanno rifiutato l'articolo. Tuttavia, poiché Chandra come redattore non poteva trovare alcun difetto matematico nel lavoro di Parker, ha proceduto a pubblicare l'articolo nel 1958.
Durante gli anni 1990–1995, Chandrasekhar ha lavorato a un progetto dedicato a spiegare gli argomenti geometrici dettagliati nei Philosophiae Naturalis Principia Mathematica di Sir Isaac Newton usando il linguaggio e i metodi del calcolo ordinario. Lo sforzo ha risultato nel libro Newton's Principia for the Common Reader, pubblicato nel 1995. Chandrasekhar era un membro onorario dell'Accademia Internazionale di Scienza.
Vita personale
Chandrasekhar ha sposato Lalitha Doraiswamy nel settembre 1936. L'aveva incontrata come compagna di studi al Presidency College. Chandrasekhar era il nipote di C.V. Raman, che era aw
