Forskare har länge studerat Subrahmanyan Chandrasekhars arbete, den indiskfödde amerikanske astrofysikern som vann Nobelpriset 1983, men få vet att hans forskning om stjärn- och planetdynamik har en djup tacksamhetsskuld till en nästan bortglömd kvinna:Donna DeEtte Elbert .

Från 1948 till 1979 arbetade Elbert som en "dator" för Chandrasekhar, där han outtröttligt utformade och löste matematiska ekvationer för hand. Även om hon delade författarskap med Nobelpristagaren på 18 artiklar och Chandrasekhar entusiastiskt erkände hennes framstående bidrag, blev hennes största prestation okänd tills en postdoktor vid UCLA kopplade trådar i Chandrasekhars arbete som alla ledde tillbaka till Elbert.

Elberts prestation? Före någon annan förutspådde hon de förhållanden som hävdades vara optimala för en planet eller stjärna att generera sitt eget magnetfält, sa forskaren Susanne Horn, som har ägnat ett halvt decennium åt att bygga på Elberts arbete.

Nu har Horn och UCLA-professorn i jord-, planet- och rymdvetenskap Jonathan Aurnou publicerat en artikel i Proceedings of the Royal Society A där de presenterar det nyligen namngivna "Elbert-området", som beskriver deras förutsägelser om de kombinationer som rotation, konvektion och magnetism kan anta bäst genererar ett planetomfattande magnetfält.

Arbetet, säger författarna, kommer att hjälpa forskare inom en mängd olika discipliner att bättre förstå förhållanden i jordens inre och inom andra planeter och att identifiera planeter utanför vårt solsystem med potential att vara värd för liv.

"Elbert hade ingen formell matematikexamen, men det hon gjorde kunde de flesta inte göra nuförtiden. Det är riktigt tuff matematik som vanligtvis görs med moderna elektroniska datorer", säger Horn, numera docent vid Research Center for Fluid and Complex Systems på Coventry University i Storbritannien. "Chandrasekhar säger i fotnoter att de subtila och eleganta sätten att lösa särskilda problem faktiskt lades fram av Elbert. Hon är över hela hans avhandling om geofysisk och astrofysisk vätskedynamik men är inte en författare. Idag skulle hon anses vara en matematiker i sin egen rätt, men på 50- och 60-talen var det svårt för en kvinna att få mer kredit än en fotnot."

Och eftersom Elberts upptäckt om genereringen av planetariska magnetfält förblev inbäddad i hennes arbetsgivares arbete, har fyndet i allmänhet tillskrivits Chandrasekhar, som delade Nobelpriset i fysik för upptäckter relaterade till stjärnutveckling och massiva stjärnor.

Horn sa att hon hoppas att det arbete hon och Aurnou har åtagit sig att förfina och utöka Elberts ursprungliga förutsägelser ger en passande – om det är försenat – hyllning till Elbert, som dog 2019 vid 90 års ålder.

Elbert-serien:Hur planeter och stjärnor skapar magnetfält

Planeter genererar sina egna magnetfält genom den interna cirkulationen av uppvärmda, elektriskt ledande vätskor som flytande metaller eller mycket salta hav. När en planet roterar runt sin axel, blir rörelsen av dessa vätskor organiserad, vilket genererar planetariska magnetfält längs vägen. Forskare tror att planeter med magnetfält är mer benägna att upprätthålla liv eftersom magnetfältet fungerar som en sorts kokong som skyddar planeten från den omgivande, ofta ovänliga rymdmiljön, sa Aurnou.

"Nyckeln är att du har alla dessa flytande rörelser. Jordens kärna består huvudsakligen av flytande järn. När planeten långsamt svalnar till rymden sjunker den svalare övre delen av den flytande kärnan och det varmare järnet stiger på djupet", förklarade han.

Rörelsen som orsakas av detta sjunkande och stigande kallas konvektion. Konvektionsrörelser i elektriskt ledande material, som det flytande järnet i jordens kärna, kan skapa elektriska strömmar som sedan kan generera en planets globala magnetfält.

"Det är inte klart om enbart konvektiv turbulens kommer att generera ett magnetfält i planetarisk skala," noterade Aurnou, "men vi vet att planetrotation organiserar turbulensen i rörelsemönster som kan." Med andra ord, sa han, rotationskrafter som kallas Coriolis-krafter flyttar vätskor på förutsägbara sätt när planeten snurrar. "Elbert var den första som påpekade att när dessa rotationskrafter är jämförbara i styrka med magnetiska krafter, kommer konvektion att börja organiseras på planetens skala. Det är ett så enkelt, förnuftigt system."

Elbert upptäckte denna princip på egen hand medan Chandrasekhar var på en sommarföreläsningsturné och presenterade den för honom när han kom tillbaka. Han införlivade Elberts upptäckt i sitt eget arbete och krediterade henne i en fotnot utan att fördjupa sig närmare i dess betydelse.

Men Horn hoppade av Elberts arbete.

"Vad vi gjorde är att leta efter hur konvektionsmönstren i flytande metaller och deras utveckling varierar när de utsätts för både rotation och magnetfält," sa Horn. "Vi fann att det finns olika regimer av konvektivt beteende, och vi kartlade var dessa exakta regimer finns. Detta arbete gör en hel uppsättning nya förutsägelser som vi kommer att använda för att bygga framtida laboratorie- och numeriska modeller för generering av planetariska och stellar magnetfält. "

Tidningen med öppen tillgång, "The Elbert range of magnetostrophic convection. I. Linear theory," är den första i en serie av tre artiklar som Horn och Aurnou planerar att publicera som bygger på Elberts arbete. + Utforska vidare

Starka planetariska magnetfält som jordens kan skydda haven från stjärnstormar