Hlavná veda

Americký astronóm Edwin Hubble

Americký astronóm Edwin Hubble
Americký astronóm Edwin Hubble

Video: Hubble - 15 years of discovery 2024, Smieť

Video: Hubble - 15 years of discovery 2024, Smieť
Anonim

Edwin Hubble, v plnom znení Edwin Powell Hubble, (narodený 20. novembra 1889, Marshfield, Missouri, USA - zomrel 28. septembra 1953, San Maríno, Kalifornia), americký astronóm, ktorý zohral kľúčovú úlohu pri vytváraní oblasti extragalaktickej astronómie a je všeobecne považovaný za vedúceho observačného kozmológa 20. storočia.

galaxia: Hubbleov objav extragalaktických objektov

Na začiatku 20. rokov Hubbleov teleskop zaznamenal 15 hviezd v malom nepravidelnom oblačnom objekte NGC 6822, ktorý sa líšil v svietivosti, a predpokladal, že

Hubble bol syn Johna Powella Hubblea, obchodníka, ktorý pracoval v poisťovníctve. Jeho matka, bývalá Virginia Lee Jamesová, bola v domácnosti, ktorá počas častých Johnových neprítomností v domácnosti viedla domácnosť sama. Hubbleov mal osem detí.

V roku 1906 Hubble získal štipendium na University of Chicago, kde pôsobil rok ako asistent študentských laboratórií pre fyzika Roberta Millikana, budúceho nositeľa Nobelovej ceny. Hubble promoval v roku 1910 a bol vybraný ako Rhodes Scholar z Illinois. Tri roky strávil na univerzite v Oxforde a získal titul BA v jurisprudencii, čo bol predmet, ktorý vzal na naliehanie svojho otca. Po smrti jeho otca v roku 1913 mu bola otvorená cesta k vedeckej kariére.

Po jeho návrate do Spojených štátov neskôr v roku 1913 Hubble rok učil strednú školu v Indiane. Potom vstúpil na University of Chicago a pustil sa do postgraduálneho štúdia astronómie. Hubble vykonal svoj pozorovací výskum na Yerkesovom observatóriu vo Williams Bay vo Wisconsine pod dohľadom astronóma Edwina Frosta. Do tejto doby už Yerkes už nebol na špici astronómie, ale Hubble mal prístup k pomerne silnému ďalekohľadu, inovatívnemu 24-palcovému (61-cm) reflektoru.

Hubbleovi bolo veľkým šťastím, že dokončil svoje postgraduálne štúdium práve v čase, keď riaditeľ kalifornského observatória Mount Wilson v Kalifornii, George Ellery Hale, hľadal nových zamestnancov. 100-palcový (254-cm) ďalekohľad observatória, najmocnejší na svete, sa blížil k dokončeniu. Hubble prijal Haleovu pracovnú ponuku, ale predtým, ako sa mohol ujať tejto funkcie, USA vyhlásili vojnu Nemecku 6. apríla 1917. Na jar 1917 urýchlene dokončil dizertačnú prácu na tému „Fotografické vyšetrovanie slabých hmlovín“, takže mohol vstúpiť do americkej armády. Až do konca vojny mu však Hale držal pozíciu Mount Wilson otvorenú. Hubble slúžil vo Francúzsku a rástol do hodnosti majstra, ale je nepravdepodobné, že videl činy.

Na vrchu Wilson Hubble spočiatku študoval odrazové hmloviny v Mliečnej dráhe. Čoskoro sa však vrátil k problému tzv. Špirálovitých hmlovín, predmetov, ktoré skúmal pre doktorát. Stav špirál (ako boli všeobecne známe) bol potom nejasný. Boli vzdialené hviezdne systémy (galaxie v súčasnej terminológii) porovnateľné s galaxiou Mliečna dráha, alebo to boli oblaky plynu alebo riedke zhluky hviezd vo vnútri Mliečnej dráhy alebo blízko nej? Teória, že existujú viditeľné galaxie, sa v druhej polovici 19. storočia znížila o priazeň, ale bola obnovená začiatkom 20. storočia. Začiatkom dvadsiatych rokov astronómovia vo všeobecnosti počítali s tým, že na urovnanie debaty neboli k dispozícii žiadne dôkazy o klinike. Tieto dôkazy však už čoskoro predložil Hubble.

V roku 1923 Hubble zistil, že v hmlovine Andromeda sú premenlivé hviezdy Cepheid, veľmi známa špirála. Výkyvy vo svetle týchto hviezd umožnili Hubbleovi určiť vzdialenosť hmloviny pomocou vzťahu medzi periódou Cepheidových fluktuácií a jej svietivosťou. Aj keď nedošlo k jasnému konsenzu o veľkosti Mliečnej dráhy, podľa odhadu Hubbleovho odhadu sa hmlovina Andromeda vzdialila približne 900 000 svetelných rokov. Ak by mal Hubble pravdu, hmlovina jasne ležala ďaleko za hranicami Mliečnej dráhy (najväčšie odhady jej veľkosti položili priemer okolo 300 000 svetelných rokov). Mlhovina Andromeda preto musela byť galaxiou a nie hmlistým oblakom alebo riedkym zhlukom hviezd v Mliečnej dráhe. Hubbleove nálezy v hmlovine Andromeda a ďalších relatívne blízkych špirálových hmlovinách rýchlo presvedčili veľkú väčšinu astronómov, že vesmír v skutočnosti obsahuje nespočetné množstvo galaxií. (Aktuálny odhad vzdialenosti hmloviny Andromeda - teraz známy ako galaxia v Andromede - je 2,48 milióna svetelných rokov. Zlepšený vzťah medzi Cepheidom a svetelnosťou predstavuje veľkú časť rozdielu medzi súčasným odhadom a Hubblovým.)

V priebehu niekoľkých rokov tohto prelomového výskumu sa Hubble rozhodol vysporiadať sa s jedným z vynikajúcich hádaniek o vonkajších galaxiách (alebo extragalaktických hmlovinách, ako ich Hubble vždy nazýval): Prečo sa zdá, že veľká väčšina sa sťahuje zo Zeme (ak sa redshifts ich spektrá sa interpretujú ako výsledok Dopplerových posunov)? S týmto cieľom Hubbleovi pomohol ďalší astronóm Mount Wilson, Milton Humason. Humason meral spektrálne posuny galaxií (a tým staval na priekopníckych štúdiách astronoma Vesta Melvina Observatory v Lowellovom observatóriu) a Hubble sa sústredil na určenie ich vzdialeností. V roku 1929 Hubble uverejnil svoj prvý dokument o vzťahu medzi červeným posunom a vzdialenosťou. Predbežne dospel k záveru, že existuje lineárny vzťah s červeným posunom; to znamená, že ak je jedna galaxia dvakrát tak vzdialená ako druhá, jej červený posun je dvakrát väčší. O dva roky neskôr Hubble a Humason predstavili to, čo astronómovia a kozmológovia všeobecne považovali za veľmi presvedčivý dôkaz, že vzťah je skutočne lineárny, a preto je červený posun galaxie priamo úmerný jeho vzdialenosti.

Počnúc papierom Alberta Einsteina z roku 1917 „Kosmologische Betrachtungen zur Allgemeinen Relativitätstheorien“ („Kozmologické úvahy o všeobecnej teórii relativity“), množstvo fyzikov, matematikov a astronómov použilo všeobecnú relativitu na rozsiahle vlastnosti vesmíru. Vzťah medzi vzdialenosťou červeného posunu, ktorý založili Hubble a Humason, rýchlo spojili rôzni teoretici so všeobecnou teóriou rozširujúceho sa vesmíru založenou na relativite. Výsledkom bolo, že v polovici tridsiatych rokov sa vzťah s červeným posunom a vzdialenosťou všeobecne interpretoval ako vzťah medzi rýchlosťou a vzdialenosťou, takže spektrálne posuny galaxií boli dôsledkom ich pohybov. Hubble však počas svojej kariéry odolal definitívnej identifikácii červených posunov ako posunov rýchlosti. Hubble dúfal, že túto záležitosť objasní vyšetrením počtu extragalaktických hmlovín, ktoré ležia v rôznych vzdialenostiach vo vesmíre. Hubble tieto štúdie vykonal čiastočne s významným matematickým fyzikom a chemikom Richardom C. Tolmanom. Pri písaní v polovici 30. rokov však Hubble a Tolman zdôraznili neistotu pozorovacích údajov. Odmietli zvoliť verejný a jednoznačný výber medzi statickým a nestatickým modelom vesmíru. (Hubble neskôr tvrdil, že sa zdá, že dôkazy uprednostňujú koncept stacionárneho vesmíru, ale rozhodne nevylučoval rozširujúci sa vesmír.)

Hubbleov publikoval po roku 1936 malý originálny výskum - rok, keď vydal svoju dôležitú knihu Ríša hmlovín, ktorá vysvetlila jeho prístupy k extragalaktickej astronómii a jeho pohľad na históriu subjektu. Do tej doby určite urobil veľa, aby stanovil metódy a techniky, ktoré by extragalaktickí astronómovia nasledovali alebo museli brať do úvahy po celé desaťročia, najmä na vrchu Wilson a na observatóriu Palomar, v dome veľkého 200 palcov (508 cm). odrážajúc Hale Telescope, ktorý urobil prvé pozorovania v roku 1949. Hubble bol preto ústrednou postavou pri založení extragalaktickej astronómie v 20. a 30. rokoch.

Hubble pokračoval na vrchu Wilson, hoci počas druhej svetovej vojny pôsobil v administratívnej funkcii v areáli Aberdeen Proving Grounds v Marylande. Zomrel v dôsledku mozgovej trombózy v roku 1953 a prežila ho jeho manželka Grace. Pár nemal deti.