Streszczenie

Edwin Powell Hubble (20 listopada 1889 - 28 września 1953) był amerykańskim astronomem. Odegrał kluczową rolę w ustanowieniu dziedzin astronomii pozagalaktycznej i kosmologii obserwacyjnej.

Hubble udowodnił, że wiele obiektów, które wcześniej uważano za obłoki pyłu i gazu i klasyfikowano jako "mgławice", było w rzeczywistości galaktykami poza Drogą Mleczną. Wykorzystał silny bezpośredni związek między jasnością klasycznej zmiennej cefeidalnej a okresem pulsacji (odkryty w 1908 roku przez Henriettę Swan Leavitt) do skalowania odległości galaktycznych i pozagalaktycznych.

Hubble dostarczył dowodów na to, że prędkość recesji galaktyki wzrasta wraz z jej odległością od Ziemi, co jest obecnie znane jako "prawo Hubble'a", choć zostało zaproponowane dwa lata wcześniej przez Georges'a Lemaître'a. Prawo Hubble'a sugeruje, że Wszechświat się rozszerza. Dekadę wcześniej amerykański astronom Vesto Slipher dostarczył pierwszych dowodów na to, że światło wielu z tych mgławic jest silnie przesunięte ku czerwieni, co wskazuje na duże prędkości recesji.

Nazwisko Hubble'a jest najbardziej znane dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Hubble'a, który został nazwany na jego cześć, a jego model jest eksponowany w jego rodzinnym mieście Marshfield, Missouri.

Edwin Hubble urodził się w Marshfield w stanie Missouri jako syn Virginii Lee Hubble (z domu James) (1864-1934) i Johna Powella Hubble'a, pracownika działu ubezpieczeń, a w 1900 roku przeprowadził się do Wheaton w stanie Illinois. W młodości był znany bardziej ze swojej sprawności sportowej niż zdolności intelektualnych, chociaż miał dobre oceny z każdego przedmiotu oprócz ortografii. Edwin był utalentowanym sportowcem, grał w baseball, piłkę nożną i biegał na bieżni zarówno w szkole średniej, jak i w college'u. Zdobył siedem pierwszych miejsc i jedno trzecie miejsce w jednym licealnym spotkaniu torowym i polowym w 1906 roku i grał na różnych pozycjach na boisku do koszykówki, od centra do strzelca. Hubble poprowadził drużynę koszykarską Uniwersytetu Chicago do pierwszego tytułu w Konferencji Big Ten w 1907 roku.

Studia licencjackie

Studia Hubble'a na Uniwersytecie w Chicago koncentrowały się na matematyce, astronomii i filozofii, co zaowocowało uzyskaniem tytułu licencjata do 1910 roku. Hubble został również członkiem bractwa Kappa Sigma. Jako stypendysta Rhodesa spędził trzy lata w The Queen's College w Oksfordzie, studiując prawo zamiast nauk ścisłych (jako obietnica złożona umierającemu ojcu), a później dodał studia z literatury i języka hiszpańskiego, uzyskując ostatecznie tytuł magistra.

W 1909 roku ojciec Hubble'a przeniósł rodzinę z Chicago do Shelbyville w stanie Kentucky, aby rodzina mogła zamieszkać w małym miasteczku, ostatecznie osiedlając się w pobliskim Louisville. Jego ojciec zmarł zimą 1913 roku, gdy Edwin przebywał jeszcze w Anglii. Następnego lata Edwin wrócił do domu, aby zaopiekować się matką, dwiema siostrami i młodszym bratem oraz bratem Williamem. Rodzina ponownie przeniosła się na Everett Avenue, w dzielnicy Highlands w Louisville, aby zamieszkać z Edwinem i Williamem.

Hubble był też posłusznym synem, który mimo intensywnego zainteresowania astronomią od czasów chłopięcych, uległ prośbie ojca, by studiować prawo, najpierw na Uniwersytecie w Chicago, a później w Oksfordzie. W tym czasie zaliczył też kilka kursów matematycznych i przyrodniczych. Po śmierci ojca w 1913 roku Edwin wrócił z Oksfordu na Środkowy Zachód, ale nie miał motywacji do praktykowania prawa. Zamiast tego zaczął uczyć hiszpańskiego, fizyki i matematyki w New Albany High School w New Albany w stanie Indiana, gdzie był również trenerem drużyny koszykówki chłopców. Po roku nauczania w liceum, dzięki pomocy swojego dawnego profesora z Uniwersytetu Chicago, rozpoczął studia astronomiczne w uniwersyteckim Obserwatorium Yerkesa, gdzie w 1917 roku uzyskał tytuł doktora. Jego rozprawa nosiła tytuł "Photographic Investigations of Faint Nebulae". W Yerkesie miał dostęp do jednego z najpotężniejszych teleskopów na świecie w tamtym czasie, który miał innowacyjny 24-calowy (61 cm) reflektor.

Studia doktoranckie

Po wypowiedzeniu przez Stany Zjednoczone wojny Niemcom w 1917 r., Hubble w pośpiechu ukończył pracę doktorską, aby móc wstąpić do wojska. Hubble zgłosił się na ochotnika do Armii Stanów Zjednoczonych i został przydzielony do nowo utworzonej 86 Dywizji, gdzie służył w 2 Batalionie, 343 Pułku Piechoty. Awansował do stopnia majora i został uznany za zdolnego do służby za granicą 9 lipca 1918 r., ale 86. dywizja nigdy nie widziała walki. Po zakończeniu I wojny światowej Hubble spędził rok na Uniwersytecie Cambridge, gdzie wznowił studia astronomiczne.

W 1919 roku Hubble otrzymał propozycję objęcia stanowiska w Carnegie Institution for Science's Mount Wilson Observatory, w pobliżu Pasadeny w Kalifornii, od George'a Ellery'ego Hale'a, założyciela i dyrektora obserwatorium. Hubble pozostał na stanowisku w Mount Wilson aż do swojej śmierci w 1953 roku. Na krótko przed śmiercią Hubble został pierwszym astronomem, który używał nowo ukończonego gigantycznego 200-calowego (5,1 m) reflektorowego teleskopu Hale'a w Obserwatorium Palomar w pobliżu San Diego w Kalifornii.

Hubble pracował również jako cywil dla armii amerykańskiej w Aberdeen Proving Ground w stanie Maryland w czasie II wojny światowej jako szef oddziału balistyki zewnętrznej Laboratorium Badań Balistycznych, w którym kierował dużą ilością badań w zakresie balistyki zewnętrznej, które zwiększyły skuteczną siłę rażenia bomb i pocisków. Jego praca była ułatwiona dzięki osobistemu opracowaniu kilku elementów oprzyrządowania stosowanego w balistyce zewnętrznej, z których najwybitniejszym była szybka kamera zegarowa, umożliwiająca badanie właściwości bomb i pocisków o niskiej prędkości w locie. Wyniki jego badań przyczyniły się do znacznej poprawy konstrukcji, działania i skuteczności wojskowej bomb i rakiet. Za swoją pracę otrzymał odznaczenie Legion of Merit.

Wszechświat wykracza poza galaktykę Drogi Mlecznej

Przybycie Edwina Hubble'a do Obserwatorium Mount Wilson w Kalifornii w 1919 roku zbiegło się mniej więcej z ukończeniem budowy 100-calowego (2,5 m) teleskopu Hookera, wówczas największego na świecie. W tym czasie dominował pogląd, że wszechświat składa się wyłącznie z Galaktyki Drogi Mlecznej.

Używając Teleskopu Hookera na Mount Wilson, Hubble zidentyfikował zmienne cefeidalne, świece standardowe odkryte przez Henriettę Leavitt. Porównanie ich jasności pozornej do jasności wewnętrznej daje ich odległość od Ziemi. Hubble znalazł Cephieds w kilku mgławicach, w tym w Mgławicy Andromedy i Mgławicy Trójkąta. Jego obserwacje, wykonane w 1924 roku, dowiodły niezbicie, że mgławice te były o wiele za odległe, by być częścią Drogi Mlecznej i w rzeczywistości były całymi galaktykami poza naszą, dlatego dziś nie są już uważane za mgławice.

Po raz pierwszy postawiono taką hipotezę już w 1755 roku, kiedy to ukazała się Ogólna historia przyrody i teoria nieba Immanuela Kanta. Hipotezie tej sprzeciwiało się wielu przedstawicieli ówczesnego establishmentu astronomicznego, w szczególności Harlow Shapley z Uniwersytetu Harvarda. Mimo opozycji Hubble, wówczas trzydziestopięcioletni naukowiec, opublikował swoje odkrycia po raz pierwszy w The New York Times 23 listopada 1924 r., a następnie przedstawił je innym astronomom na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego 1 stycznia 1925 r. Wyniki Hubble'a dotyczące Andromedy zostały formalnie opublikowane w recenzowanym czasopiśmie naukowym dopiero w 1929 roku.

Odkrycia Hubble'a fundamentalnie zmieniły naukowy pogląd na wszechświat. Zwolennicy twierdzą, że odkrycie przez Hubble'a mgławic poza naszą galaktyką pomogło utorować drogę przyszłym astronomom. Mimo że niektórzy z jego bardziej znanych kolegów po fachu po prostu wyśmiewali jego wyniki, Hubble w końcu opublikował swoje odkrycia dotyczące mgławic. Za tę opublikowaną pracę otrzymał nagrodę Amerykańskiego Stowarzyszenia oraz pięćset dolarów od Burtona E. Livingstona z Komitetu Nagród.

Hubble opracował również najczęściej stosowany system klasyfikacji galaktyk, grupując je według ich wyglądu na zdjęciach fotograficznych. Ułożył różne grupy galaktyk w sposób, który stał się znany jako sekwencja Hubble'a.

Redshift rośnie wraz z odległością

Następnie Hubble oszacował odległości do 24 mgławic pozagalaktycznych, stosując różne metody. W 1929 roku Hubble zbadał związek między tymi odległościami a ich prędkościami radialnymi wyznaczonymi z przesunięć ku czerwieni. Obecnie wiadomo, że wszystkie oszacowane przez niego odległości były zbyt małe, nawet o około 7. Wynikało to z takich czynników jak fakt istnienia dwóch rodzajów zmiennych cefeidalnych lub mylenie jasnych obłoków gazu z jasnymi gwiazdami. Jednak jego odległości były mniej więcej proporcjonalne do prawdziwych odległości, a łącząc swoje odległości z pomiarami przesunięć ku czerwieni galaktyk dokonanymi przez Vesto Sliphera oraz przez jego asystenta Miltona L. Humasona, znalazł mniej więcej liniową zależność między odległościami galaktyk a ich prędkościami radialnymi (skorygowanymi o ruch Słońca), odkrycie, które później stało się znane jako prawo Hubble'a.

Oznaczało to, że im większa odległość między dowolnymi dwiema galaktykami, tym większa ich względna prędkość separacji. Jeśli interpretować to w ten sposób, pomiary Hubble'a dotyczące 46 galaktyk prowadzą do wartości stałej Hubble'a wynoszącej 500 km

Jednak przyczyna przesunięcia ku czerwieni pozostawała niejasna. Georges Lemaître przewidział na gruncie teoretycznym, w oparciu o równania ogólnej względności Einsteina, zależność przesunięcie ku czerwieni - odległość i opublikował jej obserwacyjne potwierdzenie, dwa lata przed odkryciem prawa Hubble'a. Chociaż w swojej pracy używał terminu "prędkości" (a we wstępie "pozorne prędkości radialne"), to później wyraził wątpliwości co do interpretowania ich jako prędkości rzeczywistych. W 1931 roku napisał list do holenderskiego kosmologa Willema de Sittera, w którym wyraził swoją opinię na temat teoretycznej interpretacji zależności redshift - odległość:

"Pan Humason i ja jesteśmy obaj głęboko wyczuleni na Wasze łaskawe uznanie dla prac o prędkościach i odległościach mgławic. Używamy terminu 'pozorne' prędkości, aby podkreślić empiryczne cechy korelacji. Interpretacja, jak sądzimy, powinna być pozostawiona Panu i bardzo niewielu innym osobom, które są kompetentne, by dyskutować o tej sprawie z autorytetem."

Obecnie o "prędkościach pozornych", o których mowa, myśli się zwykle jako o wzroście odległości właściwej, który następuje w wyniku rozszerzania się Wszechświata. Światło podróżujące przez rozszerzającą się metrykę doświadcza redshiftu typu Hubble'a, mechanizmu nieco innego niż efekt Dopplera (chociaż te dwa mechanizmy stają się równoważnymi opisami powiązanymi przez transformację współrzędnych dla pobliskich galaktyk).

W latach trzydziestych Hubble zajmował się wyznaczaniem rozkładu galaktyk i zakrzywienia przestrzennego. Dane te zdawały się wskazywać, że wszechświat jest płaski i jednorodny, ale przy dużych przesunięciach ku czerwieni występowało odchylenie od płaskości. Według Allana Sandage'a,

"Hubble uważał, że jego dane zliczeniowe dają bardziej rozsądny wynik dotyczący krzywizny przestrzennej, jeśli korekta redshiftu została dokonana przy założeniu braku recesji. Do samego końca swoich pism utrzymywał to stanowisko, faworyzując (a przynajmniej zachowując otwartość) model, w którym nie ma prawdziwej ekspansji, a zatem, że redshift "reprezentuje dotychczas nierozpoznaną zasadę natury."

Istniały problemy metodologiczne z techniką przeglądu Hubble'a, które wykazywały odchylenie od płaskości przy dużych przesunięciach ku czerwieni. W szczególności, technika ta nie uwzględniała zmian jasności galaktyk spowodowanych ich ewolucją. Wcześniej, w 1917 roku, Albert Einstein stwierdził, że jego nowo opracowana ogólna teoria względności wskazuje, że Wszechświat musi się rozszerzać lub kurczyć. Nie mogąc uwierzyć w to, co mówiły mu jego własne równania, Einstein wprowadził do nich stałą kosmologiczną (tzw. "fudge factor"), aby uniknąć tego "problemu". Kiedy Einstein dowiedział się o przesunięciach ku czerwieni Hubble'a, natychmiast zdał sobie sprawę, że ekspansja przewidywana przez ogólną teorię względności musi być prawdziwa, a w późniejszym życiu powiedział, że zmiana jego równań była "największym błędem w życiu". W rzeczywistości Einstein najwyraźniej raz odwiedził Hubble'a i próbował go przekonać, że wszechświat się rozszerza.

Hubble odkrył również planetoidę 1373 Cincinnati 30 sierpnia 1935 roku. W 1936 roku napisał The Observational Approach to Cosmology i The Realm of the Nebulae, które wyjaśniały jego podejście do astronomii pozagalaktycznej i jego pogląd na historię tego tematu.

W grudniu 1941 roku Hubble poinformował American Association for the Advancement of Science, że wyniki sześcioletnich badań teleskopem Mt. Wilson nie potwierdzają teorii rozszerzającego się wszechświata. Według artykułu Los Angeles Times relacjonującego uwagi Hubble'a: "Mgławice nie mogły być jednolicie rozmieszczone, jak pokazuje teleskop, i nadal pasować do idei eksplozji. Wyjaśnienia, które próbują obejść to, co widzi wielki teleskop, powiedział, nie wytrzymują. Eksplozja, na przykład, musiałaby się rozpocząć długo po tym, jak Ziemia została stworzona, a być może nawet po tym, jak pojawiło się tu pierwsze życie." (Szacunki Hubble'a dotyczące tego, co obecnie nazywamy stałą Hubble'a, stawiałyby Wielki Wybuch zaledwie 2 miliardy lat temu).

Hubble 26 lutego 1924 roku poślubił Grace Lillian (Burke) Leib (1889-1980), córkę Johna Patricka i Luelli (Kepford) Burke.

Hubble został wychowany jako protestancki chrześcijanin, ale niektóre z jego późniejszych wypowiedzi sugerują niepewność.

Problemy zdrowotne i śmierć

Hubble miał atak serca w lipcu 1949 roku podczas wakacji w Kolorado. Opiekowała się nim żona i kontynuował zmodyfikowaną dietę i harmonogram pracy. Zmarł na zakrzepicę mózgu (skrzep krwi w mózgu) 28 września 1953 r. w San Marino w Kalifornii. Nie odbył się dla niego żaden pogrzeb, a jego żona nigdy nie ujawniła miejsca pochówku.

Zarzuty dotyczące pierwszeństwa Lemaître'a

W 2011 r. w czasopiśmie "Nature" pojawiły się doniesienia, że Hubble odegrał rolę w zredagowaniu kluczowych części tłumaczenia pracy Lemaître'a z 1927 r., w której stwierdzono to, co obecnie nazywa się prawem Hubble'a, a także podano dowody obserwacyjne na jego istnienie. Historycy cytowani w artykule byli sceptyczni, że redakcje były częścią kampanii mającej zapewnić Hubble'owi zachowanie pierwszeństwa. Jednak astronom obserwacyjny Sidney van den Bergh opublikował pracę sugerującą, że choć pominięcia mogły być dokonane przez tłumacza, to jednak mogły być celowe.

W listopadzie 2011 r. astronom Mario Livio doniósł w "Nature", że dokumenty znajdujące się w archiwum Lemaître'a wykazały, że redakcja została rzeczywiście dokonana przez samego Lemaître'a, który najwyraźniej nie widział sensu w uwzględnianiu treści naukowych, które zostały już przedstawione przez Hubble'a. Nie umniejsza to jednak faktu, że Lemaître opublikował po francusku tekst bez takich pominięć dwa lata przed Hubble'em. Nie umniejsza to jednak faktu, że Lemaître opublikował po francusku, bez takich pominięć, dwa lata przed Hubble'em.

Próba uzyskania Nagrody Nobla

W tym czasie Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki nie uznawała prac wykonanych w astronomii. Hubble spędził znaczną część późniejszej części swojej kariery, starając się, by astronomia została uznana za dziedzinę fizyki, a nie za samodzielną naukę. Robił to głównie po to, by astronomowie - w tym on sam - mogli być uznawani przez Komitet Noblowski za swój cenny wkład w astrofizykę. Kampania ta nie powiodła się za życia Hubble'a, ale wkrótce po jego śmierci Komitet Noblowski zdecydował, że prace astronomiczne będą kwalifikować się do nagrody z dziedziny fizyki. Nagroda ta nie jest jednak nagrodą, która może być przyznana pośmiertnie.

Nagrody

6 marca 2008 roku United States Postal Service wydała 41-centowy znaczek honorujący Hubble'a na arkuszu zatytułowanym "American Scientists" zaprojektowanym przez artystę Victora Stabina.

Często nazywany "pionierem odległych gwiazd" astronom Edwin Hubble (1889-1953) odegrał kluczową rolę w rozszyfrowaniu ogromnej i złożonej natury wszechświata. Jego drobiazgowe badania mgławic spiralnych dowiodły istnienia galaktyk innych niż nasza Droga Mleczna. Gdyby nie jego nagła śmierć w 1953 r., Hubble zostałby laureatem tegorocznej Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.

(Zauważmy, że twierdzenie, iż otrzymałby Nagrodę Nobla w 1953 roku, jest prawdopodobnie fałszywe, choć w tym samym roku był do niej nominowany).

Inni naukowcy z arkusza "Amerykańscy naukowcy" to Gerty Cori, biochemik; Linus Pauling, chemik, i John Bardeen, fizyk.

Inne znaczące występy

W filmie dokumentalnym Cosmos z 1980 roku: A Personal Voyage autorstwa astronoma Carla Sagana, życie i praca Hubble'a zostały przedstawione na ekranie w odcinku 10: "The Edge of Forever".

Sztuka Creation's Birthday, napisana przez fizyka z Cornell, Hasana Padamsee, opowiada historię życia Hubble'a.

Źródła

1. Edwin Hubble
2. Edwin Hubble
3. ^ "Biography of Edwin Hubble (1889–1953)". NASA. Archived from the original on June 30, 2011. Retrieved June 21, 2011.
4. ^ Redd, Nola Taylor. "Famous Astronomers | List of Great Scientists in Astronomy". SPACE.com. Perch. Retrieved April 6, 2018.
5. a b Nogueira, Salvador (2005). Rumo Ao Infinito. São Paulo: Globo. ISBN 9788525040381
6. https://web.archive.org/web/20110630015230/http://hubble.nasa.gov/overview/hubble_bio.php
7. 1 2 Архив по истории математики Мактьютор — 1994.
8. Хаббл Эдвин Пауэлл: [в 30 т.] / под ред. А. М. Прохоров — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1969.
9. https://web.archive.org/web/20110630015230/http://hubble.nasa.gov/overview/hubble_bio.php
10. a b MacTutor History of Mathematics archive. (Hozzáférés: 2017. augusztus 22.)
11. a b SNAC (angol nyelven). (Hozzáférés: 2017. október 9.)
12. Encyclopædia Universalis (francia nyelven). Encyclopædia Britannica Inc.. (Hozzáférés: 2017. október 9.)