Nació el 15 de julio de 1943 en Belfast, Irlanda, la mayor de cuatro hermanos. Su padre, arquitecto, trabajó ocasionalmente en el observatorio de Armagh y le ofreció la oportunidad de visitarlo.
En 1956, después de cursar la enseñanza primaria en Irlanda del Norte, sus padres la envían al internado cuáquero femenino de Mount School, en la ciudad inglesa de York. En 1961 escribe al astrónomo inglés Bernard Lovell, del radioobservatorio de Jodrell Bank de Cheshire, para que le aconseje qué debe hacer para ser radioastrónoma. Lovell le sugiere que estudie Física o Electrónica.
En 1965 obtiene la licenciatura en Física por la Universidad de Glasgow y, posteriormente, ingresa en la de Cambridge para realizar el doctorado. Se incorpora a un equipo formado por otros cinco investigadores con los que pasa dos años construyendo un radiotelescopio para observar los quásares, dirigido por Anthony Hewish.
En 1967 Bell, analizando datos tomados por el telescopio notó unas señales de radio muy regulares y rápidas como para provenir de quasares. En conjunto con Hewish analizaron los datos, descartando su procedencia terrestre o de satélites artificiales y, finalmente que fueran emitidos de civilizaciones extraterrestres inteligentes. Determinaron entonces que las señales provenían de estrellas muy masivas que rotaban a gran velocidad a las cuales llamaron Pulsares. Al primer pulsar se le conoce hoy como CP 1919, aunque debería llamarse estrella Bell.
En 1969 Jocelyn Bell Burnell se incorpora a la de Universidad Southampton, donde comenzó investigaciones sobre astronomía en rayos gamma, investigó y enseño astronomía en rayos X en Londres, en el Mullard Space Science Laboratory, con la ayuda del satélite británico Ariel V.
En 1974 Anthony Hewish y Sir Martin Ryle recibieron en conjunto el premio Novel en física, el primero dado a un trabajo astronomico por el descubrimiento hecho por Bell de los Pulsares. Y aunque no le compartieron el premio, si ha recibido otros muchos en reconocimiento a su labor.
En 1982 fue nombrada investigadora del observatorio de Edimburgo, donde se dedicó a estudiar galaxias con la ayuda del satélite EX0SAT. También asumió la dirección del telescopio James Clerk Maxwell, de Hawai. En 1989 recibió la medalla Herschel de la Real Sociedad Astronómica de Londres por su descubrimiento de los púlsares.
Actualmente es profesora de física en Open University y profesor visitante en la universidad de Princeton. También es Presidenta de Honor de la Burnell House en la Escuela de Gramática Cambridge, en Ballymena, Irlanda del Norte, miembro de la Religious Society of Friends (cuáqueros) y Consejera del Instituto Faraday para la Ciencia y la Religión, de la Universidad de Cambridge.
El hecho de que Jocelyn Bell Burnell no recibiera el Premio Nobel fue motivo de discusión entre sus colegas científicos, pero ella declaró que no lo lamenta y opina que le ha ido mejor en la vida sin ese galardón. A propuesta de la comisión Mujeres y Ciencia del CSIC, ha recibido este año 2015 la Medalla de Oro de la mayor institución científica española.
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