Aina Elvius var Sveriges första kvinnliga professor i astronomi. Hon räknas bland pionjärerna i världen inom studiet av galaxer i polariserat ljus och var bland föregångarna inom datoranvändning i svensk astronomi.
Aina Elvius föddes 26 juni 1917 på Södermalm i Stockholm, som dotter till direktör Axel Eriksson och Sigrid Eriksson, född Wiman. I familjen fanns också bröderna Rolf och Arne. Aina Elvius gick i Högre allmänna läroverket för flickor på Norrmalm i Stockholm, där hon tog studentexamen 1937. Höstterminen 1937 började hon studera matematik, fysik och kemi vid Stockholms högskola. Under studierna träffade hon Tord Elvius och de gifte sig 1940. Tord Elvius studerade astronomi och fick 1938 en tjänst som amanuens vid Stockholms observatorium i Saltsjöbaden med tillgång till tjänstebostad i observatoriets huvudbyggnad. Aina Elvius inkluderade astronomi i sina studier och de nyblivna makarna flyttade ihop i tjänstebostaden. Sonen Torbjörn föddes 1942 och dottern Margareta 1945. Efter magisterexamen 1945 gjorde Aina Elvius ett studieuppehåll på tre år och arbetade läsåret 1946/1947 som lärare vid Saltsjöbadens Samskola. Dottern Ragnhild föddes 1947. Vårterminen 1948 inledde Aina Elvius sina forskarstudier vid Stockholms observatorium.
Aina Elvius började undersöka polarisationen hos ljus från galaxerna. Under 1900-talets första hälft stod det klart att vår galax, Vintergatan, är en galax bland många andra i ett vidsträckt universum. Bertil Lindblad, chefen för Stockholms observatorium, intresserade sig för galaxernas uppbyggnad och det var han som föreslog Aina Elvius att hon skulle leta efter polariserat ljus från några utvalda galaxer. Polarisation är en egenskap hos ljus som inte är märkbar för blotta ögat. Ljusets våglängd bestämmer dess färg, medan riktningen som ljusvågorna svänger i avgör polarisationen. I opolariserat ljus (bland annat solljus) svänger ljusvågorna i alla riktningar, men vid exempelvis reflektion eller brytning kan ljuset polariseras. Mätning av polarisationen hos ljus kan alltså ge värdefull kunskap om de miljöer som ljuset passerat, och om galaxernas verkliga orientering i rymden vilket är nödvändigt för att förstå deras dynamik. Redan på 1940-talet hade Yngve Öhman i Saltsjöbaden gjort undersökningar av polarisationen hos ljuset från Andromedagalaxen.
Under 1949–1950 observerade Aina Elvius galaxen Messier 63. För sina mätningar fick hon av Yngve Öhman låna en polarigraf som monterades på 0,6 m refraktorteleskopet i Saltsjöbaden. Mätningarna visade att ett mörkt stoftstråk i galaxen är källa till polariserat ljus. Detta arbete blev grunden för Aina Elvius licentiatavhandling, som blev färdig i juni 1951. Upphovet till polarisationen var inte klarlagt, men hon diskuterar i sin studie en möjlig mekanism. Samtidigt som Aina Elvius observerade Messier 63 upptäckte astronomer i USA att ljus från stjärnor i Vintergatan polariseras när det passerar genom stoftrika områden i rymden. Detta föreslogs bero på att stoftet mellan stjärnorna orienterar sig efter Vintergatans magnetfält. Inspirerad av dessa resultat diskuterar Aina Elvius möjligheten att stoftpartiklarna i Messier 63 orienterar sig efter galaxens magnetfält.
En studie av galaxen NGC 4216 blev fortsättning på arbetet. Bertil Lindblad hade från amerikanska observatorier skaffat fotografiska plåtar av denna galax, tagna genom olika färgfilter. På dessa plåtar mätte Aina Elvius färgfördelningen i NGC 4216, för att undersöka hur stoft i galaxen orsakar ljusspridning. Till detta fogades en teoretisk studie av stoftets egenskaper och galaxens orientering i rymden, och arbetet presenterades i juni 1955. Aina Elvius observerade även två andra spiralgalaxer och fann att också de sände ut polariserat ljus. Denna studie presenterades februari 1956 och kom, tillsammans med studierna av Messier 63 och NGC 4216, att ingå i Aina Elvius doktorsavhandling. Hon försvarade avhandlingen 18 maj 1956 vid Stockholms högskola och utsågs där till docent i astronomi samma år.
Som docent fortsatte Aina Elvius att forska vid observatoriet i Saltsjöbaden, innan hon 1958 knöts till Uppsala astronomiska observatorium. Under slutet av 1950-talet studerade Aina Elvius modeller av galaxernas uppbyggnad. Per Olof Lindblad i Saltsjöbaden använde Sveriges andra elektroniska dator, BESK (Binär Elektronisk SekvensKalkylator), för att studera modeller av hur spiralarmarna i en galax uppkommer. BESK användes för beräkningar av hur magnetfält i en galax kan påverka bildandet av spiralarmar, i en studie som Aina Elvius publicerade 1959 tillsammans med Lindblad.
I augusti 1961 reste Aina Elvius till USA för att delta när International Astronomical Union (IAU) höll generalförsamling i Berkeley, Kalifornien. Därifrån reste hon vidare till Lowell-observatoriet i Flagstaff, Arizona, för att göra observationer av polariserat ljus. Chefen för Lowell-observatoriet, John Scoville Hall, var en av pionjärerna inom astronomisk polarimetri. Aina Elvius arbete om Messier 63 från 1951 hade intresserat honom och vid IAU:s generalförsamling i Moskva 1958 träffades de. Inbjudan till Lowell-observatoriet öppnade nya möjligheter för Aina Elvius som forskare och hon gjorde flera besök vid Lowell under 1960- och 1970-talen.
Sommaren 1961 hade ett 1,75 m-teleskop flyttats till Lowell från Ohio, för att få bättre observationsförhållanden. Detta för sin tid stora teleskop fick Aina Elvius riklig tillgång till under januari–mars 1962, tillsammans med en fotoelektrisk polarimeter. Vid Lowell observerade Aina Elvius och John Scoville Hall galaxen Messier 82 och fann att ljuset från denna galax är polariserat. Tolkningen var att Messier 82 har ett magnetfält och att partiklarna i galaxen, som orienterar sig i detta fält och polariserar galaxens ljus, liknar de partiklar som finns i Vintergatan. Till Messier 82 återkom Aina Elvius flera gånger och dessa studier blev hennes vetenskapligt mest inflytelserika. Vid fortsatta besök på Lowell gjorde Aina Elvius observationer av ytterligare galaxer, liksom av nebulosor i Vintergatan. Även dessa observationer visade i många fall på polariserat ljus.
På 1960-talet upptäcktes stjärnliknande objekt vars spektra antydde att de kunde vara mycket avlägsna. De kallades kvasarer och verkade stråla ut stora mängder energi. Aina Elvius observerade 1967 vid Lowell tre kvasarer i polariserat ljus och blev därmed bland de första svenska astronomerna att mer ingående intressera sig för kvasarer. Observationerna visade att polarisationens riktning och styrka för vissa kvasarer ändras med tiden och att detta kunde hänga samma med kvasarernas skiftningar i ljusstyrka. I ett försök att förklara hur kvasarerna utvann energi samarbetade Aina Elvius och fysikern Hannes Alfvén runt 1970 i teoretiska studier. Där antogs att materia och antimateria stötte samman och att energin som då utvanns fick kvasaren att stråla kraftigt. Modellen av kvasarerna hängde samman med en kosmologisk modell som Hannes Alfvén och fysikern Oskar Klein tagit fram, som alternativ till Big Bang-kosmologin. Vid ett IAU-symposium i Polen 1973 diskuterade Aina Elvius denna kosmologi, som dock inte har hållit vid jämförelse med vidare observationer och som idag är en kuriositet.
Aina Elvius blev observator vid Stockholms observatorium 1968 och biträdande professor där 1969. Under ett kort besök på Lowell 1973 observerade hon stjärnan MWC 349, ett besynnerligt objekt inbäddat i gas och stoft, och fann att ljuset från stjärnan var kraftigt polariserat. Vid Uppsala observatorium hade Aina Elvius tillsammans med Mona Engberg konstruerat en egen polarimeter och instrumentet användes senare i Saltsjöbaden, bland annat för att observera MWC 349.
På plåtar som Aina Elvius låtit ta med Uppsala observatoriums Schmidt-teleskop i Australien upptäckte hon en stjärna som utmärkte sig genom att på ett oregelbundet sätt kraftigt variera i ljusstyrka och ha ett spektrum utan vätesignaturer. Hon besökte 1976 observatoriet på La Silla i Chile för att ta spektra av denna stjärna, som senare visat sig tillhöra en klass av sällsynta variabla stjärnor (AM CVn-stjärnor). Aina Elvius doktorand Björn Westin gav stjärnan beteckningen "AE 1", efter dess upptäckare.
Sitt sista besök på Lowell gjorde Aina Elvius 1977, för att bland annat observera galaxen NGC 1068. Under 1970-talet intresserade sig Aina Elvius allt mer för aktiva galaxer och de ändringar i ljusstyrka och spektra som deras kärnor uppvisar. Satelliten International Ultraviolet Explorer (IUE) sköts upp i bana runt jorden 1978 och användes av Aina Elvius och hennes kollegor för att i ultraviolett ljus studera kärnan hos den aktiva galaxen NGC 7469.
Aina Elvius blev ledamot av Kungliga Vetenskapsakademien 1975. Hon utsågs till professor 1979 och var från 1977 till 1981 prefekt för Stockholms observatorium. Hon pensionerades 1981, men fortsatte att verka i en internationell grupp som studerade aktiva galaxer med IUE. Aina Elvius blev 1986 ordförande i Svenska astronomiska sällskapet och efterträdde därmed sin make som avled 1992.
Som forskare var Aina Elvius skicklig, nyfiken och orädd. Hon var en framstående observatör som under sin karriär gick från att manuellt göra timslånga exponeringar av fotografiska plåtar i kyliga teleskopkupoler till att observera med rymdteleskop. Under hela sin karriär skrev Aina Elvius regelbundet populärvetenskapliga artiklar och höll föredrag för allmänheten. Hon var den första kvinnan i Sverige att vara yrkesverksam som forskare i astronomi och att bli professor i ämnet.
Aina Elvius avled 23 maj 2019 i Uppsala och är begravd på Uppsala gamla kyrkogård.
