Edwin Hubble
gigatos | február 10, 2022
Összegzés
Edwin Powell Hubble (1889. november 20. – 1953. szeptember 28.) amerikai csillagász. Meghatározó szerepet játszott az extragalaktikus csillagászat és a megfigyeléses kozmológia megalapozásában.
Hubble bebizonyította, hogy számos, korábban por- és gázfelhőnek hitt és „ködnek” minősített objektum valójában a Tejútrendszeren túli galaxisok. A klasszikus Cepheida-változók fényessége és pulzációs periódusa közötti erős közvetlen kapcsolatot (amelyet 1908-ban Henrietta Swan Leavitt fedezett fel) használta fel a galaktikus és extragalaktikus távolságok skálázására.
Hubble bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy egy galaxis recessziós sebessége a Földtől való távolsággal növekszik, amely tulajdonságot ma „Hubble-törvényként” ismerünk, annak ellenére, hogy ezt két évvel korábban Georges Lemaître már javasolta és megfigyeléssel is bizonyította. A Hubble-Lemaître-törvény azt jelenti, hogy a világegyetem tágul. Egy évtizeddel korábban Vesto Slipher amerikai csillagász szolgáltatta az első bizonyítékot arra, hogy számos ilyen köd fénye erősen vöröseltolódott, ami nagy recessziós sebességre utal.
Hubble nevét leginkább a Hubble-űrteleszkópról ismerik, amelyet az ő tiszteletére neveztek el, és amelynek modelljét szülővárosában, a Missouri állambeli Marshfieldben állították ki.
Edwin Hubble Virginia Lee Hubble (született James) (1864-1934) és John Powell Hubble biztosítási ügyvezető gyermekeként született a Missouri állambeli Marshfieldben, majd 1900-ban az Illinois állambeli Wheatonba költözött. Fiatalabb korában inkább sportolói képességeiről, mint intellektuális képességeiről volt híres, bár a helyesírás kivételével minden tantárgyból jó jegyeket szerzett. Edwin tehetséges atléta volt, baseballozott, futballozott és futott a középiskolában és a főiskolán is. Hét első helyet és egy harmadik helyet szerzett egyetlen középiskolai atlétikai versenyen 1906-ban, és a kosárlabdapályán is többféle poszton játszott a centertől a dobóhátvédig. Hubble 1907-ben a Chicagói Egyetem kosárlabdacsapatát az első konferenciabajnoki címig vezette.
Egyetemi tanulmányok
Hubble tanulmányai a Chicagói Egyetemen a jogra koncentrálódtak, amelynek eredményeként 1910-re bachelor fokozatot szerzett. Hubble tagja lett a Kappa Sigma Testvériségnek is. Rhodes-ösztöndíjasként három évet töltött az oxfordi The Queen’s College-ban, ahol tudományok helyett jogtudományt tanult (haldokló apjának tett ígéretként), majd később irodalom és spanyol szakos tanulmányokat is folytatott, és végül megszerezte a mesterdiplomát.
1909-ben Hubble apja Chicagóból a Kentucky állambeli Shelbyville-be költözött, hogy a család egy kisvárosban élhessen, végül a közeli Louisville-ben telepedett le. Apja 1913 telén halt meg, amikor Edwin még Angliában élt. A következő nyáron Edwin hazatért, hogy édesanyjáról, két nővéréről és öccséről, valamint testvéréről, Williamről gondoskodjon. A család ismét az Everett Avenue-ra költözött, Louisville Highlands negyedébe, hogy Edwin és William elférjen.
Hubble kötelességtudó fiú is volt, aki annak ellenére, hogy gyermekkora óta intenzíven érdeklődött a csillagászat iránt, engedett apja kérésének, hogy jogot tanuljon, először a Chicagói Egyetemen, majd később Oxfordban. Ez idő alatt néhány matematikai és természettudományos kurzust is felvett. Apja 1913-ban bekövetkezett halála után Edwin visszatért Oxfordból a Középnyugatra, de nem volt meg benne a motiváció, hogy ügyvédként praktizáljon. Ehelyett spanyol nyelvet, fizikát és matematikát tanított az Indiana állambeli New Albany középiskolájában, ahol a fiú kosárlabdacsapat edzője is volt. Egy év középiskolai tanítás után a Chicagói Egyetem korábbi professzorának segítségével beiratkozott a doktori iskolába, hogy csillagászatot tanuljon az egyetem Yerkes Obszervatóriumában, ahol 1917-ben megszerezte a doktori fokozatot. Disszertációjának címe „A halvány ködök fotográfiai vizsgálata” volt. A Yerkesben hozzáférhetett a világ akkori egyik legnagyobb teljesítményű távcsövéhez, amely egy innovatív 24 hüvelykes (61 cm) reflektorral rendelkezett.
Doktori tanulmányok
Miután az Egyesült Államok 1917-ben hadat üzent Németországnak, Hubble sietett befejezni doktori disszertációját, hogy csatlakozhasson a hadsereghez. Hubble önként jelentkezett az Egyesült Államok hadseregébe, és az újonnan létrehozott 86. hadosztályhoz osztották be, ahol a 343. gyalogezred 2. zászlóaljában szolgált. Őrnagyi rangig emelkedett, és 1918. július 9-én tengerentúli szolgálatra alkalmasnak találták, de a 86. hadosztály soha nem látott harcot. Az első világháború befejezése után Hubble egy évet a Cambridge-i Egyetemen töltött, ahol felújította csillagászati tanulmányait.
1919-ben George Ellery Hale, az obszervatórium alapítója és igazgatója felajánlotta Hubble-nak, hogy a kaliforniai Pasadena közelében található Carnegie Institution for Science Mount Wilson Obszervatóriumában dolgozzon. Hubble 1953-ban bekövetkezett haláláig a Mount Wilson csillagvizsgáló munkatársa maradt. Nem sokkal halála előtt Hubble volt az első csillagász, aki használhatta az újonnan elkészült óriási, 200 hüvelykes (5,1 m) reflektoros Hale-teleszkópot a kaliforniai San Diego melletti Palomar Obszervatóriumban.
Hubble civilként a második világháború alatt a marylandi Aberdeen Proving Groundon, a Ballisztikai Kutató Laboratórium külső ballisztikai részlegének vezetőjeként is dolgozott az amerikai hadseregnek, amely során nagy mennyiségű külső ballisztikai kutatást irányított, amely növelte a bombák és lövedékek hatékony tűzerőjét. Munkáját elősegítette, hogy személyesen fejlesztett ki számos, a külső ballisztikában használt műszerhez szükséges berendezést, amelyek közül a legkiemelkedőbb fejlesztés a nagysebességű órakamera volt, amely lehetővé tette a bombák és a kis sebességű lövedékek repülés közbeni jellemzőinek tanulmányozását. Tanulmányainak eredményei nagyban hozzájárultak a bombák és rakéták tervezésének, teljesítményének és katonai hatékonyságának javításához. Az ott végzett munkájáért megkapta az Érdemrend légiója kitüntetést.
Az univerzum túlmutat a Tejútrendszeren
Edwin Hubble 1919-ben érkezett a kaliforniai Mount Wilson Obszervatóriumba, nagyjából egybeesett a 100 hüvelykes (2,5 m) Hooker-távcső, a világ akkori legnagyobb távcsövének befejezésével. Abban az időben az volt az uralkodó nézet a kozmoszról, hogy a világegyetemet teljes egészében a Tejútrendszer galaxis alkotja. A Mount Wilsonon található Hooker-távcső segítségével Hubble Cepheid-változókat (egy olyan csillagfajtát, amelyet a galaxistól való távolság meghatározására használnak – lásd még: standard gyertya) azonosított több spirálködben, köztük az Androméda-ködben és a Triangulumban. Az 1924-ben végzett megfigyelései meggyőzően bizonyították, hogy ezek a ködök túlságosan messze vannak ahhoz, hogy a Tejútrendszer részei legyenek, és valójában egész galaxisok a miénken kívül, amelyeket a kutatók már legalább 1755-ben, Immanuel Kant Általános természetrajz és égtájak elmélete című művének megjelenésekor sejtették. Ezt az elképzelést a korabeli csillagászati intézményrendszerben sokan ellenezték, különösen a Harvard Egyetemen dolgozó Harlow Shapley. Az ellenállás ellenére az akkor harmincöt éves Hubble 1924. november 23-án a The New York Timesban publikálta először felfedezéseit, majd az Amerikai Csillagászati Társaság 1925. január 1-jei ülésén bemutatta azokat a többi csillagásznak. Hubble Andromédára vonatkozó eredményeit hivatalosan csak 1929-ben publikálták lektorált tudományos folyóiratban.
Hubble felfedezései alapvetően megváltoztatták a világegyetemről alkotott tudományos képet. A támogatók azt állítják, hogy Hubble a galaxisunkon kívüli ködök felfedezése segített a jövő csillagászainak utat nyitni. Bár nevesebb kollégái közül néhányan egyszerűen kigúnyolták az eredményeit, Hubble végül mégis publikálta a ködökkel kapcsolatos felfedezéseit. E publikált munkájáért megkapta az Amerikai Egyesület díja címet és ötszáz dollárt Burton E. Livingstontól, a Díjbizottságtól.
Hubble dolgozta ki a galaxisok osztályozásának leggyakrabban használt rendszerét is, amely a galaxisokat aszerint csoportosítja, ahogyan azok a fényképfelvételeken megjelennek. A galaxisok különböző csoportjait a Hubble-sorozat néven ismertté vált rendszerbe rendezte.
A vöröseltolódás a távolsággal nő
Hubble ezután 24 extra-galaktikus köd távolságát becsülte meg különböző módszerekkel. 1929-ben Hubble megvizsgálta a távolságok és a vöröseltolódásokból meghatározott radiális sebességek közötti kapcsolatot. Ma már tudjuk, hogy az általa becsült távolságok mind túl kicsik voltak, körülbelül 7-szeresükkel. Ez olyan tényezőknek volt köszönhető, mint például az, hogy kétféle Cepheid-változó létezik, vagy hogy a fényes gázfelhőket összekeverte a fényes csillagokkal. Távolságai azonban többé-kevésbé arányosak voltak a valódi távolságokkal, és a távolságait Vesto Slipher és asszisztense, Milton L. Humason által a galaxisok vöröseltolódásának méréseivel kombinálva nagyjából lineáris kapcsolatot talált a galaxisok távolságai és (a Nap mozgásával korrigált) radiális sebességük között, ami később Hubble-törvényként vált ismertté.
Ez azt jelentette, hogy minél nagyobb a távolság két galaxis között, annál nagyobb a relatív távolságuk. Ha így értelmezzük, akkor Hubble 46 galaxisra vonatkozó mérései alapján a Hubble-állandó értéke 500 km
A vöröseltolódás oka azonban tisztázatlan maradt. Georges Lemaître belga katolikus pap és fizikus elméleti alapon, Einstein általános relativitáselméletére vonatkozó egyenletei alapján megjósolta a vöröseltolódás-távolság összefüggést, és két évvel a Hubble-törvény felfedezése előtt megfigyelésekkel is alátámasztotta azt. Sok kozmológus és csillagász (Hubble azonban egész életében kételkedett Lemaître értelmezésében. Bár dolgozatában a „sebességek” kifejezést használta (és a bevezetőben a „látszólagos radiális sebességek” kifejezést), később kétségeit fejezte ki azzal kapcsolatban, hogy ezeket valódi sebességként értelmezze. 1931-ben levelet írt Willem de Sitter holland kozmológusnak, amelyben kifejtette véleményét a vöröseltolódás-távolság összefüggés elméleti értelmezéséről:
„Humason úr és én is mélyen tisztelettel fogadjuk a ködök sebességéről és távolságáról szóló tanulmányok kegyes elismerését. A „látszólagos” sebességek kifejezést használjuk, hogy hangsúlyozzuk az összefüggés empirikus jellemzőit. Az értelmezést, úgy érezzük, önre és arra a nagyon kevés más személyre kell bízni, aki kompetens a kérdés hiteles megvitatására.”
Ma a szóban forgó „látszólagos sebességeket” általában a világegyetem tágulása miatt bekövetkező saját távolság növekedésének tekintik. A táguló metrikán keresztül haladó fény Hubble-típusú vöröseltolódást tapasztal, ami a Doppler-effektustól némileg eltérő mechanizmus (bár a két mechanizmus a közeli galaxisok esetében koordinátatranszformációval összefüggő, egyenértékű leírásokká válik).
Az 1930-as években Hubble a galaxisok eloszlásának és térbeli görbületének meghatározásával foglalkozott. Ezek az adatok arra látszottak utalni, hogy a világegyetem lapos és homogén, de nagy vöröseltolódásoknál eltérés mutatkozott a laposságtól. Allan Sandage szerint,
„Hubble úgy vélte, hogy a számlálási adatai elfogadhatóbb eredményt adnak a térbeli görbületre vonatkozóan, ha a vöröseltolódás-korrekciót recessziómentességet feltételezve végezzük el. Írásai legvégéig fenntartotta ezt az álláspontját, és azt a modellt részesítette előnyben (vagy legalábbis nyitva tartotta), amelyben nincs valódi tágulás, és ezért a vöröseltolódás „a természet egy eddig fel nem ismert elvét képviseli”.”
A Hubble-felmérés technikájával kapcsolatban módszertani problémák merültek fel, amelyek nagy vöröseltolódásoknál eltérést mutattak a laposságtól. A technika nem vette figyelembe a galaxisok fényességében a galaxisok fejlődése miatt bekövetkező változásokat. 1917-ben Albert Einstein már korábban, 1917-ben megállapította, hogy az újonnan kidolgozott általános relativitáselmélete szerint a világegyetemnek vagy tágulnia vagy zsugorodnia kell. Einstein nem tudta elhinni, amit a saját egyenletei mondtak neki, ezért bevezetett egy kozmológiai állandót („fudge factor”) az egyenletekbe, hogy elkerülje ezt a „problémát”. Amikor Einstein megismerte Hubble vöröseltolódásait, azonnal rájött, hogy az általános relativitáselmélet által megjósolt tágulásnak valósnak kell lennie, és későbbi életében azt mondta, hogy egyenleteinek megváltoztatása „élete legnagyobb baklövése” volt. Valójában Einstein állítólag egyszer meglátogatta Hubble-t, és megpróbálta meggyőzni arról, hogy a világegyetem tágul.
Hubble 1935. augusztus 30-án felfedezte az 1373 Cincinnati aszteroidát is. 1936-ban megírta A kozmológia megfigyelési megközelítése és A ködök birodalma című műveit, amelyekben kifejtette a galaktikán kívüli csillagászathoz való hozzáállását és a téma történetéről alkotott nézeteit.
1941 decemberében Hubble beszámolt az Amerikai Tudományfejlesztési Társaságnak arról, hogy a Wilson-hegyi távcsővel végzett hatéves vizsgálat eredményei nem támasztják alá a táguló világegyetem elméletét. A Hubble észrevételeiről beszámoló Los Angeles Times cikke szerint: „A ködök nem lehetnek egyenletesen eloszlóak, ahogy a teleszkóp mutatja, és mégsem illeszkedhetnek a robbanási elképzeléshez. Azok a magyarázatok, amelyek megpróbálják megkerülni azt, amit a nagy távcső lát, nem állják meg a helyüket – mondta. A robbanásnak például jóval a Föld keletkezése után kellett volna elkezdődnie, sőt, talán még az első élet megjelenése után is.” (Hubble becslése szerint, amit ma Hubble-állandónak nevezünk, az ősrobbanást csak 2 milliárd évvel ezelőttre tenné.)
Hubble 1924. február 26-án vette feleségül Grace Lillian (Burke) Leibet (1889-1980), John Patrick és Luella (Kepford) Burke lányát.
Hubble keresztényként nevelkedett, de néhány későbbi kijelentése bizonytalanságra utal.
Egészségügyi problémák és halál
Hubble 1949 júliusában szívrohamot kapott, miközben Coloradóban nyaralt. Felesége ápolta, és módosított diétával és munkarendben folytatta a munkát. A kaliforniai San Marinóban 1953. szeptember 28-án halt meg agytrombózisban (vérrög az agyában). Temetésre nem került sor, és a felesége soha nem árulta el a temetés helyét.
Lemaître prioritásával kapcsolatos vádak
2011-ben a Nature című folyóirat arról számolt be, hogy Hubble szerepet játszott Lemaître 1927-es, a ma Hubble-törvénynek nevezett, és megfigyelésekkel is alátámasztott Lemaître-törvényt megfogalmazó tanulmánya fordításának kulcsfontosságú részeinek átdolgozásában. A cikkben idézett történészek szkeptikusak voltak azzal kapcsolatban, hogy az átdolgozások egy olyan kampány részei voltak, amelynek célja Hubble elsőbbségének megőrzése volt. Sidney van den Bergh megfigyelő csillagász azonban közzétett egy tanulmányt, amely szerint a kihagyásokat ugyan egy fordító végezhette, mégis lehet, hogy szándékos volt.
2011 novemberében Mario Livio csillagász a Nature című folyóiratban arról számolt be, hogy a Lemaître-archívumban található dokumentumok bizonyítják, hogy a szerkesztést valóban maga Lemaître végezte, aki nyilvánvalóan nem látta értelmét annak, hogy olyan tudományos tartalmakat vegyen bele, amelyekről Hubble már beszámolt. Ez azonban nem von le semmit abból a tényből, hogy Lemaître két évvel (1927) Hubble előtt (1929) jelentette meg francia nyelven, ilyen kihagyások nélkül.
Kísérlet a Nobel-díj elnyerésére
Abban az időben a fizikai Nobel-díjjal nem ismerték el a csillagászat területén végzett munkát. Hubble pályafutása későbbi részében sokat tett azért, hogy a csillagászatot a fizika egyik területének tekintsék, ahelyett, hogy önálló tudományágként kezelnék. Ezt nagyrészt azért tette, hogy a csillagászokat – köztük őt magát is – a Nobel-díjbizottság elismerje az asztrofizikához való értékes hozzájárulásukért. Ez a kampány Hubble életében sikertelen volt, de nem sokkal a halála után a Nobel-díjbizottság úgy döntött, hogy a csillagászati munkák is jogosultak lesznek a fizikai díjra. A díjat azonban nem lehet posztumusz odaítélni.
Bélyegző
2008. március 6-án az Egyesült Államok postaszolgálata egy 41 centes bélyeget adott ki Hubble tiszteletére, amelyet Victor Stabin művész tervezett „Amerikai tudósok” címmel.
Edwin Hubble (1889-1953) csillagász, akit gyakran neveznek a „távoli csillagok úttörőjének”, kulcsszerepet játszott a világegyetem hatalmas és összetett természetének megfejtésében. A spirálködök aprólékos tanulmányozása bizonyította a saját Tejútrendszerünkön kívüli galaxisok létezését. Ha nem hal meg hirtelen 1953-ban, Hubble abban az évben elnyerte volna a fizikai Nobel-díjat.
(Megjegyzendő, hogy az az állítás, miszerint 1953-ban Nobel-díjat kapott volna, valószínűleg hamis, bár abban az évben jelölték a díjra.)
Az „Amerikai tudósok” lapon a többi tudós között szerepel Gerty Cori biokémikus, Linus Pauling kémikus és John Bardeen fizikus.
Egyéb említésre méltó fellépések
Az 1980-as Kozmosz: A személyes utazás című filmben Carl Sagan csillagász Hubble életét és munkásságát mutatja be a képernyőn a 10. epizódban: „Az örökkévalóság peremén”.
A Cornell fizikusa, Hasan Padamsee által írt Teremtés születésnapja című darab Hubble élettörténetét meséli el.
Cikkforrások
