Edwin Powell Hubble

gigatos | Novembro 15, 2021

Post Views: 172

Resumo

Edwin Powell Hubble (20 de Novembro de 1889 – 28 de Setembro de 1953) foi um astrónomo americano. Desempenhou um papel crucial no estabelecimento dos campos da astronomia extragaláctica e da cosmologia observacional.

Hubble provou que muitos objectos anteriormente considerados como nuvens de pó e gás e classificados como “nebulosas” eram na realidade galáxias para além da Via Láctea. Ele usou a forte relação directa entre a luminosidade de uma variável clássica do Cepheid e o período de pulsação (descoberta em 1908 por Henrietta Swan Leavitt) para escalar distâncias galácticas e extragalácticas.

Hubble forneceu provas de que a velocidade de recessão de uma galáxia aumenta com a sua distância da Terra, uma propriedade agora conhecida como “lei de Hubble”, apesar do facto de ter sido proposta e demonstrada em observação dois anos antes por Georges Lemaître. A lei de Hubble-Lemaître implica que o universo está a expandir-se. Uma década antes, o astrónomo americano Vesto Slipher tinha fornecido as primeiras provas de que a luz de muitas destas nebulosas era fortemente deslocada para o vermelho, indicativo de altas velocidades de recessão.

O nome de Hubble é mais amplamente reconhecido pelo Telescópio Espacial Hubble, que foi nomeado em sua honra, com um modelo exibido de forma proeminente na sua cidade natal de Marshfield, Missouri.

Edwin Hubble nasceu em Virgínia Lee Hubble (de solteira James) (1864-1934) e John Powell Hubble, um executivo de seguros, em Marshfield, Missouri, e mudou-se para Wheaton, Illinois, em 1900. Nos seus tempos mais jovens, foi mais notado pela sua proeza atlética do que pelas suas capacidades intelectuais, embora tenha ganho boas notas em todos os assuntos excepto ortografia. Edwin era um atleta dotado, jogando basebol, futebol, e pista de corrida tanto no liceu como na faculdade. Jogou uma variedade de posições na quadra de basquetebol, desde o centro até ao guarda-redes. De facto, Hubble até levou a equipa de basquetebol da Universidade de Chicago ao seu primeiro título de conferência em 1907. Ganhou sete primeiros lugares e um terceiro lugar numa única reunião de pista e campo do liceu em 1906.

Estudos de licenciatura

Os estudos de Hubble na Universidade de Chicago concentraram-se no direito, o que resultou num bacharelato em ciências até 1910. Hubble também se tornou membro da Fraternidade Kappa Sigma. Passou os três anos no The Queen”s College, Oxford, após ter obtido o seu bacharelato como um dos primeiros bolsistas Rhodes da universidade, inicialmente estudando jurisprudência em vez de ciência (como uma promessa ao seu pai moribundo), e mais tarde acrescentou literatura e espanhol, acabando por obter o seu mestrado.

Em 1909, o pai de Hubble mudou a sua família de Chicago para Shelbyville, Kentucky, para que a família pudesse viver numa pequena cidade, acabando por se instalar na vizinha Louisville. O seu pai morreu no Inverno de 1913, enquanto Edwin ainda se encontrava em Inglaterra. No Verão seguinte, Edwin regressou a casa para cuidar da sua mãe, duas irmãs e um irmão mais novo, juntamente com o seu irmão William. A família mudou-se uma vez mais para a Everett Avenue, no bairro das Highlands de Louisville, para acomodar Edwin e William.

Hubble era também um filho obediente, que apesar do seu intenso interesse pela astronomia desde a infância, aceitou o pedido do seu pai para estudar direito, primeiro na Universidade de Chicago e mais tarde em Oxford. Nesta época, também fez alguns cursos de matemática e ciências. Após a morte do seu pai em 1913, Edwin regressou de Oxford ao Midwest, mas não teve a motivação de exercer a advocacia. Em vez disso, continuou a ensinar espanhol, física e matemática na New Albany High School em New Albany, Indiana, onde também treinou a equipa de basquetebol masculino. Após um ano de ensino secundário, entrou para a pós-graduação com a ajuda do seu antigo professor da Universidade de Chicago para estudar astronomia no Observatório Yerkes da universidade, onde recebeu o seu doutoramento em 1917. A sua tese intitulou-se “Investigações Fotográficas de Nebulosas Fracasas”. Em Yerkes, teve acesso a um dos telescópios mais potentes do mundo na altura, que tinha um reflector inovador de 24 polegadas (61 cm).

Estudos de doutoramento

Após os Estados Unidos terem declarado guerra à Alemanha em 1917, Hubble apressou-se a completar a sua dissertação de doutoramento para poder juntar-se aos militares. Hubble voluntariou-se para o Exército dos Estados Unidos e foi destacado para a recém-criada 86ª Divisão, onde serviu no 2º Batalhão, 343 Regimento de Infantaria. Subiu à categoria de Major, e foi considerado apto para o serviço no estrangeiro a 9 de Julho de 1918, mas a 86ª Divisão nunca viu combate. Após o fim da Primeira Guerra Mundial, Hubble passou um ano na Universidade de Cambridge, onde renovou os seus estudos de astronomia.

Em 1919, foi oferecido a Hubble um lugar de pessoal no Observatório Carnegie Institution for Science”s Mount Wilson, perto de Pasadena, Califórnia, por George Ellery Hale, o fundador e director do observatório. Hubble permaneceu no pessoal do Mount Wilson até à sua morte em 1953. Pouco antes da sua morte, Hubble tornou-se o primeiro astrónomo a utilizar o recém-concluído telescópio gigante de 200 polegadas (5,1 m) reflector Hale no Observatório de Palomar, perto de San Diego, Califórnia.

Hubble também trabalhou como civil para o Exército dos EUA em Aberdeen Proving Ground em Maryland durante a Segunda Guerra Mundial como Chefe da Secção de Balística Externa do Laboratório de Investigação Balística, durante a qual dirigiu um grande volume de investigação em balística externa que aumentou o poder de fogo efectivo de bombas e projécteis. O seu trabalho foi facilitado pelo seu desenvolvimento pessoal de vários artigos de equipamento para a instrumentação utilizada na balística exterior, sendo o desenvolvimento mais notável a câmara de relógio de alta velocidade, que tornou possível o estudo das características das bombas e dos projécteis de baixa velocidade em voo. Os resultados dos seus estudos foram creditados com grande melhoria no design, desempenho e eficácia militar de bombas e foguetes. Pelo seu trabalho lá, recebeu o prémio da Legião de Mérito.

O universo vai para além da galáxia da Via Láctea

A chegada de Edwin Hubble ao Observatório Mount Wilson, Califórnia, em 1919, coincidiu aproximadamente com a conclusão do Telescópio Hooker de 100 polegadas (2,5 m), então o maior do mundo. Nessa altura, a visão predominante do cosmos era que o universo consistia inteiramente na galáxia da Via Láctea. Usando o Telescópio Hooker no Monte Wilson, Hubble identificou variáveis de Cepheid (uma espécie de estrela que é usada como meio para determinar a distância da galáxia – ver também vela padrão) em várias nebulosas em espiral, incluindo a Nebulosa de Andrómeda e Triangulum. As suas observações, feitas em 1924, provaram conclusivamente que estas nebulosas estavam demasiado distantes para fazerem parte da Via Láctea e eram, de facto, galáxias inteiras fora da nossa, suspeitas pelos investigadores pelo menos já em 1755 quando a História Geral da Natureza e Teoria dos Céus de Immanuel Kant apareceu. Esta ideia tinha sido oposta por muitos no estabelecimento astronómico da época, em particular por Harlow Shapley, baseado na Universidade de Harvard. Apesar da oposição, Hubble, então um cientista de trinta e cinco anos, teve as suas descobertas publicadas pela primeira vez no The New York Times a 23 de Novembro de 1924, tendo-as depois apresentado a outros astrónomos na reunião de 1 de Janeiro de 1925 da Sociedade Astronómica Americana. Os resultados de Hubble para Andrómeda só foram formalmente publicados numa revista científica revisada por pares em 1929.

As descobertas de Hubble mudaram fundamentalmente a visão científica do universo. Os apoiantes afirmam que a descoberta de nebulosas por Hubble fora da nossa galáxia ajudou a preparar o caminho para os futuros astrónomos. Embora alguns dos seus colegas mais renomados tenham simplesmente ridicularizado os seus resultados, Hubble acabou por publicar as suas descobertas sobre as nebulosas. Este trabalho publicado valeu-lhe um prémio intitulado “American Association Prize” e quinhentos dólares de Burton E. Livingston da Comissão de Prémios.

Hubble também concebeu o sistema mais comummente utilizado para classificar galáxias, agrupando-as de acordo com a sua aparência em imagens fotográficas. Ele organizou os diferentes grupos de galáxias no que ficou conhecido como a sequência Hubble.

O Redshift aumenta com a distância

Hubble passou a estimar as distâncias para 24 nebulosas extra-galácticas, usando uma variedade de métodos. Em 1929 Hubble examinou a relação entre estas distâncias e as suas velocidades radiais, determinadas a partir dos seus redshifts. As suas distâncias estimadas são agora conhecidas por serem todas demasiado pequenas, até um factor de cerca de 7. Isto deveu-se a factores como o facto de existirem dois tipos de variáveis do Cepheid ou a confusão de nuvens de gás brilhante com estrelas brilhantes. No entanto, as suas distâncias eram mais ou menos proporcionais às distâncias reais, e combinando as suas distâncias com medições dos redshifts das galáxias por Vesto Slipher, e pelo seu assistente Milton L. Humason, ele encontrou uma relação aproximadamente linear entre as distâncias das galáxias e as suas velocidades radiais (corrigidas pelo movimento solar), uma descoberta que mais tarde ficou conhecida como a lei de Hubble.

Isto significava que quanto maior a distância entre quaisquer duas galáxias, maior a sua velocidade relativa de separação. Se interpretadas desta forma, as medições de Hubble em 46 galáxias levam a um valor para a constante de Hubble de 500 kmsMpc, que é muito superior aos valores actualmente aceites de 74 kmsMpc (método da escada de distância cósmica) ou 68 kmsMpc (método CMB) devido a erros nas suas calibrações de distância.

No entanto, a razão para o redshift permaneceu pouco clara. Georges Lemaître, um padre e físico católico belga, previu, com base em fundamentos teóricos baseados nas equações de Einstein para a relatividade geral, a relação redshift-distance, e publicou o seu apoio observacional, dois anos antes da descoberta da lei de Hubble. No entanto, muitos cosmólogos e astrónomos (Hubble permaneceu duvidoso sobre a interpretação de Lemaître durante toda a sua vida. Embora tenha utilizado o termo “velocidades” no seu artigo (e “velocidades radiais aparentes” na introdução), mais tarde expressou dúvidas sobre a sua interpretação como velocidades reais. Em 1931, escreveu uma carta ao cosmólogo holandês Willem de Sitter expressando a sua opinião sobre a interpretação teórica da relação redshift-distance:

“O Sr. Humason e eu somos ambos profundamente sensíveis à vossa graciosa apreciação dos papéis sobre as velocidades e distâncias das nebulosas. Usamos o termo “velocidades ”aparentes” para enfatizar as características empíricas da correlação. A interpretação, pensamos, deve ser deixada à vossa apreciação e à de muito poucos outros que são competentes para discutir o assunto com autoridade”.

Hoje em dia, as “velocidades aparentes” em questão são geralmente consideradas como um aumento da distância adequada que ocorre devido à expansão do universo. Viagens leves através de uma métrica em expansão experimentarão um redshift do tipo Hubble, um mecanismo algo diferente do efeito Doppler (embora os dois mecanismos se tornem descrições equivalentes relacionadas por uma transformação coordenada para galáxias próximas).

Na década de 1930, Hubble esteve envolvido na determinação da distribuição das galáxias e da curvatura espacial. Estes dados pareciam indicar que o universo era plano e homogéneo, mas havia um desvio da planicidade em grandes redshifts. De acordo com Allan Sandage,

“Hubble acreditava que os seus dados de contagem davam um resultado mais razoável em relação à curvatura espacial se a correcção do redshift fosse feita assumindo que não houvesse recessão. Até ao fim dos seus escritos, ele manteve esta posição, favorecendo (ou pelo menos mantendo aberto) o modelo onde não existe verdadeira expansão, e portanto que o redshift “representa um princípio da natureza até agora não reconhecido”.

Houve problemas metodológicos com a técnica de levantamento de Hubble que mostrou um desvio da planicidade em grandes redshifts. Em particular, a técnica não explicava as alterações na luminosidade das galáxias devido à evolução da galáxia. Mais cedo, em 1917, Albert Einstein tinha descoberto que a sua teoria recentemente desenvolvida da relatividade geral indicava que o universo devia estar a expandir-se ou a contrair-se. Incapaz de acreditar no que as suas próprias equações lhe diziam, Einstein introduziu uma constante cosmológica (um “factor de fudge”) nas equações para evitar este “problema”. Quando Einstein soube dos redshifts de Hubble, percebeu imediatamente que a expansão prevista pela relatividade geral deve ser real, e na vida posterior, disse que mudar as suas equações era “o maior erro da vida”. De facto, Einstein aparentemente visitou Hubble uma vez e tentou convencê-lo de que o universo estava a expandir-se.

Hubble descobriu também o asteróide 1373 Cincinnati a 30 de Agosto de 1935. Em 1936 escreveu The Observational Approach to Cosmology and The Realm of the Nebulae, que explicava as suas abordagens à astronomia extra-galáctica e a sua visão da história do sujeito.

Em Dezembro de 1941, Hubble relatou à Associação Americana para o Progresso da Ciência que os resultados de um inquérito de seis anos com o telescópio Mt. Wilson não apoiavam a teoria do universo em expansão. De acordo com um artigo do Los Angeles Times reportando as observações de Hubble, “As nebulosas não podiam ser distribuídas uniformemente, como o telescópio mostra, e ainda se encaixam na ideia da explosão. Explicações que tentam contornar o que o grande telescópio vê, disse ele, não conseguem manter-se de pé. A explosão, por exemplo, teria tido de começar muito depois de a terra ter sido criada, e possivelmente mesmo depois da primeira vida ter aparecido aqui”. (A estimativa de Hubble do que agora chamamos a constante de Hubble colocaria o Big Bang apenas há 2 mil milhões de anos).

Hubble casou com Grace Lillian (Burke) Leib (1889-1980), filha de John Patrick e Luella (Kepford) Burke, a 26 de Fevereiro de 1924.

Hubble foi criado como cristão, mas algumas das suas declarações posteriores sugerem incerteza.

Questões de saúde e morte

Hubble teve um ataque cardíaco em Julho de 1949, quando estava de férias no Colorado. Foi cuidado pela sua esposa e continuou com uma dieta e horário de trabalho modificados. Morreu de trombose cerebral (um coágulo no cérebro) a 28 de Setembro de 1953, em San Marino, Califórnia. Nenhum funeral foi realizado para ele, e a sua esposa nunca revelou o local do seu enterro.

Acusações relativas à prioridade de Lemaître

Em 2011, a revista Nature noticiou que Hubble tinha desempenhado um papel na redação de partes fundamentais da tradução do jornal de Lemaître de 1927, que afirmava o que agora se chama a lei de Hubble e também deu provas de observação para a mesma. Os historiadores citados no artigo mostraram-se cépticos quanto ao facto de as redacções fazerem parte de uma campanha para garantir que Hubble mantivesse a prioridade. Contudo, o astrónomo observacional Sidney van den Bergh publicou um artigo sugerindo que embora as omissões possam ter sido feitas por um tradutor, podem ainda ter sido deliberadas.

Em Novembro de 2011, o astrónomo Mario Livio relatou na Natureza que documentos do arquivo de Lemaître demonstraram que a redação tinha de facto sido realizada pelo próprio Lemaître, que aparentemente viu pouco sentido em incluir conteúdo científico que já tinha sido relatado por Hubble. Isto, contudo, não diminui o facto de Lemaître ter publicado em francês, sem tais omissões, dois anos (1927) antes de Hubble (1929).

Tentativa de obter o Prémio Nobel

Na altura, o Prémio Nobel da Física não reconhecia o trabalho feito em astronomia. Hubble passou grande parte da última parte da sua carreira a tentar que a astronomia fosse considerada uma área da física, em vez de ser a sua própria ciência. Ele fez isto em grande parte para que os astrónomos – incluindo ele próprio – pudessem ser reconhecidos pelo Comité do Prémio Nobel pelas suas valiosas contribuições para a astrofísica. Esta campanha foi mal sucedida durante a vida de Hubble, mas pouco depois da sua morte, o Comité do Prémio Nobel decidiu que o trabalho astronómico seria elegível para o prémio de física. Contudo, o prémio não é um prémio que possa ser atribuído a título póstumo.

Carimbo

A 6 de Março de 2008, o Serviço Postal dos Estados Unidos lançou um selo de 41 cêntimos em homenagem a Hubble numa folha intitulada “American Scientists” concebida pelo artista Victor Stabin.

Muitas vezes chamado “pioneiro das estrelas distantes”, o astrónomo Edwin Hubble (1889-1953) desempenhou um papel fundamental na decifração da natureza vasta e complexa do universo. Os seus estudos meticulosos das nebulosas em espiral provaram a existência de outras galáxias além da nossa própria Via Láctea. Se não tivesse morrido subitamente em 1953, Hubble teria ganho o Prémio Nobel da Física desse ano.

(Note-se que a afirmação de que ele teria ganho o Prémio Nobel em 1953 é provavelmente falsa, embora ele tenha sido nomeado para o prémio nesse ano).

Os outros cientistas da ficha “Cientistas Americanos” incluem Gerty Cori, bioquímico; Linus Pauling, químico, e John Bardeen, físico.

Leia também, biografias-pt – Badur II

Outras aparições notáveis

No documentário Cosmos de 1980: A Personal Voyage do astrónomo Carl Sagan, a vida e obra de Hubble são retratadas no ecrã no episódio 10: “The Edge of Forever”.

A peça Aniversário da Criação, escrita pelo físico de Cornell Hasan Padamsee, conta a história de vida de Hubble.

Fontes