Edwin Hubble
gigatos | januar 8, 2022
Resumé
Edwin Powell Hubble (20. november 1889 – 28. september 1953) var en amerikansk astronom. Han spillede en afgørende rolle i etableringen af områderne ekstragalaktisk astronomi og observationskosmologi.
Hubble beviste, at mange objekter, som tidligere blev anset for at være skyer af støv og gas og klassificeret som “tåger”, i virkeligheden var galakser uden for Mælkevejen. Han brugte den stærke direkte sammenhæng mellem en klassisk cepheidvariabeles lysstyrke og pulsationsperiode (opdaget i 1908 af Henrietta Swan Leavitt) til at skalere galaktiske og ekstragalaktiske afstande.
Hubble beviste, at galaksers tilbagetrækningshastighed øges med afstanden til Jorden, en egenskab, der nu er kendt som “Hubbles lov”, selv om den var blevet foreslået og påvist to år tidligere af Georges Lemaître. Hubble-Lemaître-loven indebærer, at universet udvider sig. Et årti tidligere havde den amerikanske astronom Vesto Slipher for første gang påvist, at lyset fra mange af disse tåger var stærkt rødforskudt, hvilket tyder på høje recessionshastigheder.
Hubbles navn er mest kendt for Hubble-rumteleskopet, som blev opkaldt til hans ære, og en model af det er udstillet i hans hjemby Marshfield, Missouri.
Edwin Hubble blev født af Virginia Lee Hubble (født James) (1864-1934) og John Powell Hubble, en forsikringsdirektør, i Marshfield, Missouri, og flyttede til Wheaton, Illinois, i 1900. I sine unge dage var han mere kendt for sine sportslige evner end for sine intellektuelle evner, selv om han fik gode karakterer i alle fag undtagen stavning. Edwin var en dygtig atlet, der spillede baseball, fodbold og løb på banen i både high school og college. Han spillede en række forskellige positioner på basketballbanen, fra center til shooting guard. Faktisk førte Hubble endda University of Chicagos basketballhold til deres første titel i 1907. Han vandt syv førstepladser og en tredjeplads i et enkelt high school-atletikstævne i 1906.
Læs også, biografier-da – Emmeline Pankhurst
Bacheloruddannelser
Hubbles studier på University of Chicago var koncentreret om jura, hvilket resulterede i en bachelorgrad i videnskab i 1910. Hubble blev også medlem af Kappa Sigma broderskabet. Han tilbragte de tre år på The Queen”s College i Oxford efter sin bachelorgrad som en af universitetets første Rhodes Scholars, hvor han i første omgang studerede retsvidenskab i stedet for videnskab (som et løfte til sin døende far), og senere tilføjede han litteratur og spansk og opnåede til sidst sin mastergrad.
I 1909 flyttede Hubbles far sin familie fra Chicago til Shelbyville i Kentucky, så familien kunne bo i en lille by, og til sidst bosatte de sig i det nærliggende Louisville. Hans far døde i vinteren 1913, mens Edwin stadig var i England. I den følgende sommer vendte Edwin hjem for at tage sig af sin mor, sine to søstre og sin lillebror sammen med sin bror William. Familien flyttede endnu en gang til Everett Avenue i Louisvilles Highlands-kvarter for at give plads til Edwin og William.
Hubble var også en pligtopfyldende søn, som på trods af sin intense interesse for astronomi siden barndommen, accepterede sin fars ønske om at studere jura, først på University of Chicago og senere på Oxford. I denne tid tog han også nogle matematiske og naturvidenskabelige kurser. Efter faderens død i 1913 vendte Edwin tilbage til Midtvesten fra Oxford, men han havde ikke motivation til at praktisere jura. I stedet fortsatte han med at undervise i spansk, fysik og matematik på New Albany High School i New Albany, Indiana, hvor han også var træner for drengenes basketballhold. Efter et års undervisning på high school begyndte han at tage en kandidatuddannelse med hjælp fra sin tidligere professor fra University of Chicago for at studere astronomi på universitetets Yerkes-observatorium, hvor han fik sin ph.d. i 1917. Hans afhandling havde titlen “Photographic Investigations of Faint Nebulae”. I Yerkes havde han adgang til et af de kraftigste teleskoper i verden på det tidspunkt, som havde en innovativ 24 tommer (61 cm) reflektor.
Læs også, biografier-da – Mark Twain
Ph.d.-studier
Da USA erklærede Tyskland krig i 1917, skyndte Hubble sig at færdiggøre sin ph.d.-afhandling, så han kunne gå ind i militæret. Hubble meldte sig frivilligt til den amerikanske hær og blev tildelt den nyoprettede 86. division, hvor han tjente i 2. bataljon, 343 Infanteriregiment. Han steg til rang af major og blev fundet egnet til oversøisk tjeneste den 9. juli 1918, men 86. division kom aldrig i kamp. Efter afslutningen af Første Verdenskrig tilbragte Hubble et år på Cambridge University, hvor han fornyede sine studier i astronomi.
I 1919 blev Hubble tilbudt en stilling som ansat ved Carnegie Institution for Science”s Mount Wilson Observatory nær Pasadena i Californien af George Ellery Hale, grundlæggeren og direktøren af observatoriet. Hubble forblev ansat på Mount Wilson indtil sin død i 1953. Kort før sin død blev Hubble den første astronom til at bruge det nyligt færdigbyggede kæmpe Hale-teleskop med en 200 tommer (5,1 m) stor reflektor på Palomar Observatory nær San Diego i Californien.
Hubble arbejdede også som civil for den amerikanske hær på Aberdeen Proving Ground i Maryland under Anden Verdenskrig som chef for External Ballistics Branch of the Ballistics Research Laboratory, hvor han ledede en stor mængde forskning i ekstern ballistik, som øgede den effektive ildkraft af bomber og projektiler. Hans arbejde blev lettet af hans personlige udvikling af adskilligt udstyr til de instrumenter, der anvendes i ekstern ballistik, hvoraf den mest fremtrædende udvikling var højhastighedskameraet, som gjorde det muligt at studere bomber og lavhastighedsprojektiler under flyvning. Resultaterne af hans undersøgelser blev krediteret for i høj grad at have forbedret design, ydeevne og militær effektivitet af bomber og raketter. For sit arbejde modtog han Legion of Merit-prisen.
Læs også, historie – Rigsdagen (Det tysk-romerske Rige)
Universet går ud over Mælkevejen
Edwin Hubbles ankomst til Mount Wilson Observatory i Californien i 1919 faldt nogenlunde sammen med færdiggørelsen af Hooker-teleskopet på 2,5 m (100 tommer), som dengang var verdens største teleskop. På det tidspunkt var den fremherskende opfattelse af kosmos, at universet udelukkende bestod af Mælkevejsgalaksen. Ved hjælp af Hooker-teleskopet på Mount Wilson identificerede Hubble cepheidvariable (en slags stjerne, der bruges som et middel til at bestemme afstanden til galaksen – se også standardlys) i flere spiralformede tåger, bl.a. Andromeda-tågen og Triangulum. Hans observationer, der blev foretaget i 1924, beviste endegyldigt, at disse tåger var alt for langt væk til at være en del af Mælkevejen og faktisk var hele galakser uden for vores egen, hvilket forskerne havde haft mistanke om mindst så tidligt som i 1755, da Immanuel Kants Almindelige naturhistorie og himmelteori udkom. Denne idé var blevet bekæmpet af mange i den daværende astronomiske verden, især af Harlow Shapley fra Harvard University. På trods af modstanden fik Hubble, der dengang var en 35-årig videnskabsmand, sine resultater offentliggjort første gang i New York Times den 23. november 1924 og præsenterede dem derefter for andre astronomer på det amerikanske astronomiske selskabs møde den 1. januar 1925. Hubbles resultater for Andromeda blev først formelt offentliggjort i et videnskabeligt tidsskrift med fagfællebedømmelse i 1929.
Hubbles resultater ændrede fundamentalt den videnskabelige opfattelse af universet. Tilhængere hævder, at Hubbles opdagelse af tåger uden for vores galakse var med til at bane vejen for fremtidige astronomer. Selv om nogle af hans mere berømte kolleger blot spottede hans resultater, endte Hubble med at offentliggøre sine resultater om stjernetåger. Dette offentliggjorte arbejde indbragte ham en pris med titlen American Association Prize og fem hundrede dollars fra Burton E. Livingston fra Committee on Awards.
Hubble udviklede også det mest almindeligt anvendte system til klassificering af galakser, idet han grupperede dem efter deres udseende på fotografiske billeder. Han opstillede de forskellige grupper af galakser i det, der blev kendt som Hubble-sekvensen.
Læs også, biografier-da – Charles Demuth
Rødforskydningen øges med afstanden
Hubble fortsatte med at estimere afstanden til 24 ekstra-galaktiske tåger ved hjælp af forskellige metoder. I 1929 undersøgte Hubble forholdet mellem disse afstande og deres radialhastigheder som bestemt ud fra deres rødforskydninger. Man ved nu, at hans skønnede afstande alle var for små, op til en faktor 7. Dette skyldtes faktorer som f.eks. at der findes to slags cepheidvariabler, eller at han forvekslede lyse gasskyer med lyse stjerner. Hans afstande var dog mere eller mindre proportionale med de sande afstande, og ved at kombinere hans afstande med målinger af galaksernes rødforskydninger foretaget af Vesto Slipher og af hans assistent Milton L. Humason fandt han en nogenlunde lineær sammenhæng mellem galaksernes afstande og deres radialhastigheder (korrigeret for solbevægelse), en opdagelse, der senere blev kendt som Hubbles lov.
Det betød, at jo større afstanden mellem to galakser er, jo større er deres relative hastighed. Hvis man tolker Hubbles målinger af 46 galakser på denne måde, fører Hubbles målinger til en værdi for Hubblekonstanten på 500 kmsMpc, hvilket er meget højere end de i dag accepterede værdier på 74 kmsMpc (kosmisk afstandsmetode) eller 68 kmsMpc (CMB-metoden) på grund af fejl i deres afstandskalibreringer.
Årsagen til rødforskydningen var dog stadig uklar. Georges Lemaître, en belgisk katolsk præst og fysiker, forudsagde på teoretisk grundlag, baseret på Einsteins ligninger for den generelle relativitetsteori, sammenhængen mellem rødforskydning og afstand og offentliggjorde observationer, der understøttede den, to år før Hubbles lov blev opdaget. Mange kosmologer og astronomer (Hubble forblev dog i tvivl om Lemaître”s fortolkning hele hans liv. Selv om han brugte udtrykket “hastigheder” i sin afhandling (og “tilsyneladende radialhastigheder” i indledningen), udtrykte han senere tvivl om, hvorvidt han kunne fortolke disse som reelle hastigheder. I 1931 skrev han et brev til den hollandske kosmolog Willem de Sitter, hvori han udtrykte sin mening om den teoretiske fortolkning af rødforskydningsafstandsrelationen:
“Hr. Humason og jeg er begge dybt bevidste om Deres velvillige påskønnelse af afhandlingerne om tågernes hastigheder og afstande. Vi bruger udtrykket “tilsyneladende” hastigheder for at fremhæve de empiriske træk ved sammenhængen. Vi mener, at fortolkningen bør overlades til Dem og de meget få andre, der er kompetente til at diskutere sagen med autoritet.”
I dag opfattes de pågældende “tilsyneladende hastigheder” normalt som en forøgelse af den egenafstand, der opstår som følge af universets udvidelse. Lys, der bevæger sig gennem en ekspanderende metrik, vil opleve en rødforskydning af Hubble-typen, en mekanisme, der er noget anderledes end Dopplereffekten (selv om de to mekanismer bliver ækvivalente beskrivelser, der er forbundet med en koordinattransformation for nærliggende galakser).
I 1930”erne var Hubble involveret i at bestemme fordelingen af galakser og rumlig krumning. Disse data syntes at indikere, at universet var fladt og homogent, men der var en afvigelse fra det flade univers ved store rødforskydninger. Ifølge Allan Sandage
“Hubble mente, at hans tælledata gav et mere rimeligt resultat med hensyn til rumlig krumning, hvis korrektionen af rødforskydningen blev foretaget under forudsætning af, at der ikke var nogen recession. Helt til slutningen af sine skrifter fastholdt han denne holdning og favoriserede (eller holdt i det mindste åben) den model, hvor der ikke eksisterer nogen sand ekspansion, og at rødforskydningen derfor “repræsenterer et hidtil uerkendt naturprincip”.”
Der var metodologiske problemer med Hubbles undersøgelsesmetode, som viste en afvigelse fra fladhed ved store rødforskydninger. Især tog teknikken ikke højde for ændringer i galaksernes lysstyrke som følge af galaksernes udvikling.Tidligere, i 1917, havde Albert Einstein fundet ud af, at hans nyudviklede generelle relativitetsteori indikerede, at universet enten må være ekspanderende eller kontraherende. Da han ikke kunne tro på, hvad hans egne ligninger sagde ham, indførte Einstein en kosmologisk konstant (en “fudge-faktor”) i ligningerne for at undgå dette “problem”. Da Einstein fik kendskab til Hubbles rødforskydninger, indså han straks, at den udvidelse, som den generelle relativitetsteori forudsagde, måtte være reel, og senere i livet sagde han, at ændringen af hans ligninger var “den største fejltagelse i hans liv”. Faktisk har Einstein tilsyneladende engang besøgt Hubble og forsøgt at overbevise ham om, at universet udvidede sig.
Hubble opdagede også asteroiden 1373 Cincinnati den 30. august 1935. I 1936 skrev han The Observational Approach to Cosmology og The Realm of the Nebulae, som forklarede hans tilgang til ekstragalaktisk astronomi og hans syn på emnets historie.
I december 1941 rapporterede Hubble til American Association for the Advancement of Science, at resultaterne af en seksårig undersøgelse med Mt. Wilson-teleskopet ikke understøttede teorien om det ekspanderende univers. Ifølge en artikel i Los Angeles Times, der rapporterede om Hubbles bemærkninger, “kunne tågerne ikke være jævnt fordelt, som teleskopet viser, at de er, og stadig passe til eksplosionstanken. Han sagde, at forklaringer, der forsøger at komme uden om det, som det store teleskop ser, ikke holder. Eksplosionen skulle for eksempel være begyndt længe efter, at jorden blev skabt, og muligvis endda efter, at det første liv dukkede op her.” (Hubbles vurdering af det, vi nu kalder Hubble-konstanten, ville placere Big Bang for kun 2 milliarder år siden).
Hubble blev viet til Grace Lillian (Burke) Leib (1889-1980), datter af John Patrick og Luella (Kepford) Burke, den 26. februar 1924.
Hubble blev opdraget som kristen, men nogle af hans senere udtalelser tyder på usikkerhed.
Læs også, civilisationer-da – Renæssancehumanisme
Sundhedsspørgsmål og død
Hubble fik et hjerteanfald i juli 1949, mens han var på ferie i Colorado. Han blev passet af sin kone og fortsatte med en ændret diæt og et ændret arbejdsprogram. Han døde af hjernetrombose (en blodprop i hjernen) den 28. september 1953 i San Marino i Californien. Der blev ikke afholdt nogen begravelse for ham, og hans kone afslørede aldrig hans begravelsessted.
Læs også, mytologi-da – Theseus
Beskyldninger om Lemaître”s prioritet
I 2011 rapporterede tidsskriftet Nature om påstande om, at Hubble havde spillet en rolle i redigeringen af centrale dele af oversættelsen af Lemaître”s artikel fra 1927, som fastslog det, der nu kaldes Hubbles lov, og som også gav observationer beviser for den. Historikere, der blev citeret i artiklen, var skeptiske over for, at redigeringerne var en del af en kampagne for at sikre, at Hubble beholdt sin prioritet. Observationsastronomen Sidney van den Bergh offentliggjorde imidlertid en artikel, der antyder, at selv om udeladelserne kan være foretaget af en oversætter, kan de stadig have været forsætlige.
I november 2011 rapporterede astronomen Mario Livio i Nature, at dokumenter i Lemaître-arkivet viste, at Lemaître selv havde foretaget redigeringen, og at han tilsyneladende ikke så meget mening i at medtage videnskabeligt indhold, som allerede var blevet rapporteret af Hubble. Dette ændrer dog ikke ved det faktum, at Lemaître offentliggjorde på fransk, uden sådanne udeladelser, to år (1927) før Hubble (1929).
Læs også, biografier-da – Vladislav 1. af Polen
Forsøg på at opnå Nobelprisen
På det tidspunkt anerkendte Nobelprisen i fysik ikke arbejde inden for astronomi. Hubble brugte en stor del af den senere del af sin karriere på at forsøge at få astronomi betragtet som et område inden for fysik i stedet for at være sin egen videnskab. Han gjorde dette i høj grad for at astronomer – inklusive ham selv – kunne blive anerkendt af Nobelpriskomitéen for deres værdifulde bidrag til astrofysikken. Denne kampagne var ikke vellykket i Hubbles levetid, men kort efter hans død besluttede Nobelpriskomitéen, at astronomisk arbejde skulle kunne komme i betragtning til fysikprisen. Prisen kan dog ikke uddeles posthumt.
Læs også, biografier-da – Lady Jane Grey
Den 6. marts 2008 udgav United States Postal Service et frimærke til 41 cent til ære for Hubble på et ark med titlen “American Scientists” designet af kunstneren Victor Stabin.
Astronomen Edwin Hubble (1889-1953), der ofte kaldes “pioneren for de fjerne stjerner”, spillede en afgørende rolle i at afkode universets enorme og komplekse natur. Hans omhyggelige studier af spiralformede tåger beviste, at der findes andre galakser end vores egen Mælkevej. Hvis han ikke var død pludseligt i 1953, ville Hubble have fået årets Nobelpris i fysik det år.
(Bemærk, at påstanden om, at han ville have vundet Nobelprisen i 1953, sandsynligvis er forkert, selv om han var nomineret til prisen det år.)
De andre videnskabsmænd på “American Scientists”-arket omfatter Gerty Cori, biokemiker, Linus Pauling, kemiker, og John Bardeen, fysiker.
Andre bemærkelsesværdige optrædener
I dokumentarfilmen Cosmos fra 1980: A Personal Voyage af astronomen Carl Sagan, hvor Hubbles liv og arbejde beskrives på skærmen i afsnit 10: “The Edge of Forever”.
Stykket Creation”s Birthday, der er skrevet af Cornell-fysikeren Hasan Padamsee, fortæller Hubbles livshistorie.
Kilder
