AnnieJumpCannon. Ảnh tư liệu

Hơn 100 năm trước, Annie Jump Cannon đã xây dựng hệ thống phân loại sao theo quang phổ O, B, A, F, G, K, M phương pháp vẫn được sử dụng trong nghiên cứu thiên văn đến ngày nay. Bằng việc phân loại hơn 225.000 ngôi sao và tham gia biên soạn Danh mục Henry Draper, nữ thiên văn học người Mỹ đã để lại một trong những công trình có ảnh hưởng lâu dài đối với ngành khoa học nghiên cứu các vì sao.

Sinh ngày 11/12/1863 tại Dover, bang Delaware (Hoa Kỳ), Annie Jump Cannon là con gái cả của Thượng nghị sĩ bang Delaware Wilson Cannon và bà Mary Jump. Bà theo học vật lý và thiên văn học tại Wellesley College, tốt nghiệp năm 1884. Sau vài năm dành thời gian cho du lịch, nhiếp ảnh và âm nhạc, Cannon trở lại con đường học thuật vào năm 1894, khi tiếp tục học thiên văn học tại Wellesley.

Một năm sau, bà theo học tại Radcliffe College dưới sự hướng dẫn của Edward C. Pickering, Giám đốc Đài quan sát Đại học Harvard. Năm 1896, Cannon được tuyển làm trợ lý tại đài quan sát và gia nhập nhóm nghiên cứu nữ, sau này được biết đến với tên gọi "Những người phụ nữ của Pickering".

Thời điểm đó, Pickering đang triển khai dự án xây dựng cơ sở dữ liệu quang phổ của các ngôi sao có độ sáng đến cấp sao thứ 9. Cannon cùng Williamina P. Fleming và Antonia Maury đảm nhận công việc phân tích các tấm ảnh quang phổ, xác định đặc điểm và lập danh mục cho từng ngôi sao. Đây là công việc đòi hỏi độ chính xác rất cao khi mọi phép phân loại đều được thực hiện thủ công.

Trước Cannon, Williamina P. Fleming phân chia các ngôi sao theo các ký hiệu từ A đến Q, chủ yếu dựa vào cường độ của các vạch phổ hydro. Sau đó, Antonia Maury đề xuất một hệ thống khác gồm 22 nhóm và ba phân nhóm, chú trọng đến hình dạng của các vạch quang phổ.

Đến năm 1901, Annie Jump Cannon giới thiệu một phương pháp phân loại ngắn gọn và dễ sử dụng hơn. Trong danh mục gồm 1.122 ngôi sao, bà sắp xếp các ngôi sao theo bảy nhóm O, B, A, F, G, K và M, đồng thời giữ lại ký hiệu P cho tinh vân hành tinh và Q cho các ngôi sao có đặc điểm bất thường. Mỗi nhóm tiếp tục được chia thành 10 cấp từ 0 đến 9 để phản ánh chi tiết hơn sự khác biệt giữa các ngôi sao. Theo hệ thống này, Mặt Trời được xếp vào loại G2.

Annie Jump Cannon phát hiện khoảng 300 sao biến quang và 5 sao tân tinh

Về sau, các nhà thiên văn xác định trình tự O-B-A-F-G-K-M thực chất phản ánh nhiệt độ bề mặt của các ngôi sao, từ nóng nhất đến lạnh nhất. Nhờ cách tổ chức hợp lý và thuận tiện trong sử dụng, hệ thống của Cannon nhanh chóng trở thành chuẩn chung trong nghiên cứu thiên văn và vẫn được áp dụng rộng rãi đến ngày nay.

Song song với việc hoàn thiện phương pháp phân loại, Cannon trực tiếp xác định quang phổ của hơn 225.000 ngôi sao. Khối lượng công việc này được công bố trong chín tập của Henry Draper Catalogue, xuất bản từ năm 1918 đến năm 1924. Đây là một trong những danh mục sao lớn nhất thời bấy giờ, cung cấp dữ liệu nền tảng cho nhiều nghiên cứu về cấu trúc và sự tiến hóa của các ngôi sao.

Năm 1911, bà kế nhiệm Williamina P. Fleming phụ trách bộ sưu tập ảnh thiên văn tại Đài quan sát Harvard. Sau năm 1924, Cannon tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu với bộ Henry Draper Extension, xuất bản vào các năm 1925 và 1949, bổ sung hàng chục nghìn ngôi sao có độ sáng đến cấp sao thứ 11. Nhờ đó, số lượng thiên thể được ghi nhận trong Danh mục Henry Draper tăng từ 225.300 lên 359.083 ngôi sao.

Trong quá trình làm việc, Cannon còn phát hiện khoảng 300 sao biến quang và 5 sao tân tinh. Những kết quả này bổ sung nguồn dữ liệu quan trọng cho các nghiên cứu về sự biến đổi và tiến hóa của các thiên thể.

Danh mục Henry Draper, được đặt theo tên nhà thiên văn học Henry Draper và tài trợ bởi góa phụ của ông, ghi nhận vị trí, độ sáng và loại quang phổ của các ngôi sao trên toàn bầu trời. Công trình được biên soạn tại Đài quan sát Đại học Harvard dưới sự chỉ đạo của Edward C. Pickering, với Annie Jump Cannon và Antonia Caetana Maury là những người thực hiện chính. Đây cũng là cơ sở hình thành hệ thống phân loại quang phổ được sử dụng rộng rãi trong thiên văn học hiện đại.

Theo hệ thống Harvard, các ngôi sao được phân chia theo nhiệt độ bề mặt. Sao loại O có nhiệt độ khoảng 25.000–50.000 K hoặc cao hơn và có màu trắng xanh. Sao loại B có nhiệt độ từ 10.000 đến 25.000 K. Sao loại A có nhiệt độ khoảng 7.400–10.000 K với các vạch phổ hydro nổi bật. Sao loại F có nhiệt độ từ 6.000 đến 7.400 K và mang màu vàng trắng. Mặt Trời thuộc nhóm G với nhiệt độ khoảng 5.800 K. Sao loại K có màu vàng cam, nhiệt độ từ 3.500 đến 5.000 K, còn sao loại M có màu đỏ với nhiệt độ khoảng 3.000 K.

Khi các sao lùn nâu được phát hiện, hệ thống tiếp tục được mở rộng với các lớp L, T và Y. Trong đó, sao lùn nâu loại L có nhiệt độ khoảng 1.500–2.500 K; loại T có nhiệt độ từ 800 đến 1.500 K, với đặc trưng là sự hấp thụ khí mê-tan; còn loại Y có nhiệt độ dưới 800 K và xuất hiện các vạch quang phổ của amoniac và nước.

Bên cạnh hệ thống Harvard, các nhà thiên văn học W.W. Morgan và P.C. Keenan sau này phát triển hệ thống MK (Yerkes), kết hợp phân loại nhiệt độ với cấp độ độ sáng của sao. Theo cách phân loại này, Mặt Trời được ký hiệu là G2 V, sao Barnard là M5 V và siêu sao Rigel được xếp vào lớp B8 Ia.

Những đóng góp của Annie Jump Cannon được ghi nhận bằng nhiều giải thưởng và danh hiệu. Năm 1925, bà trở thành người phụ nữ đầu tiên nhận bằng tiến sĩ danh dự của Đại học Oxford. Sáu năm sau, bà được trao Huy chương Henry Draper của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ và là người phụ nữ đầu tiên giữ cương vị lãnh đạo trong Hội Thiên văn học Hoa Kỳ.

Năm 1933, Cannon thành lập Giải thưởng Annie Jump Cannon của Hội Thiên văn học Hoa Kỳ nhằm tôn vinh các nhà thiên văn học nữ tại Bắc Mỹ có những đóng góp nổi bật trong vòng năm năm sau khi bảo vệ luận án tiến sĩ. Giải thưởng này vẫn được duy trì đến nay.

Đến năm 1938, bà được bổ nhiệm làm Giáo sư Thiên văn học William Cranch Bond tại Đại học Harvard. Cannon nghỉ hưu vào năm 1940 nhưng vẫn tiếp tục nghiên cứu cho đến khi qua đời ngày 13/4/1941 tại Cambridge, bang Massachusetts.

Sau hơn một thế kỷ, trình tự O, B, A, F, G, K, M do Annie Jump Cannon xây dựng vẫn là hệ thống phân loại cơ bản được các nhà thiên văn sử dụng để mô tả đặc điểm của các ngôi sao. Cùng với Danh mục Henry Draper, công trình của bà tiếp tục được sử dụng trong giảng dạy, quan sát và nghiên cứu, đồng thời giữ vai trò quan trọng trong sự phát triển của thiên văn học hiện đại.