Edwin Hubble
gigatos | december 10, 2021
Sammanfattning
Edwin Powell Hubble (20 november 1889-28 september 1953) var en amerikansk astronom. Han spelade en avgörande roll för att etablera områdena extragalaktisk astronomi och observationskosmologi.
Hubble bevisade att många objekt som tidigare troddes vara moln av damm och gas och som klassificerades som ”nebulosor” i själva verket var galaxer bortom Vintergatan. Han använde det starka direkta sambandet mellan en klassisk cepheidvariabels luminositet och pulsationsperiod (upptäckt 1908 av Henrietta Swan Leavitt) för att skala galaktiska och extragalaktiska avstånd.
Hubble bevisade att en galaxs återvinningshastighet ökar med dess avstånd från jorden, en egenskap som nu är känd som ”Hubbles lag”, trots att den hade föreslagits och påvisats två år tidigare av Georges Lemaître. Hubble-Lemaître-lagen innebär att universum expanderar. Ett decennium tidigare hade den amerikanske astronomen Vesto Slipher för första gången bevisat att ljuset från många av dessa nebulosor var starkt rödförskjutet, vilket tyder på att de har en hög recessionshastighet.
Hubbles namn är mest känt för Hubble rymdteleskopet, som är uppkallat till hans ära, och en modell av det visas tydligt i hans hemstad Marshfield, Missouri.
Edwin Hubble föddes i Marshfield i Missouri som barn till Virginia Lee Hubble (född James) (1864-1934) och John Powell Hubble, en försäkringsdirektör, och flyttade till Wheaton i Illinois år 1900. Under sina yngre dagar uppmärksammades han mer för sina idrottsliga förmågor än för sina intellektuella färdigheter, även om han fick goda betyg i alla ämnen utom i stavning. Edwin var en begåvad idrottsman och spelade baseball, fotboll och sprang friidrott i både high school och college. Han spelade en mängd olika positioner på basketplanen, från center till shooting guard. Hubble ledde till och med University of Chicagos basketlag till sin första konferenstitel 1907. Han vann sju förstaplatser och en tredjeplats i ett enda friidrottsmöte i high school 1906.
Studier på grundnivå
Hubbles studier vid University of Chicago var inriktade på juridik, vilket resulterade i en kandidatexamen i vetenskap 1910. Hubble blev också medlem i Kappa Sigma Fraternity. Han tillbringade de tre åren vid The Queen”s College i Oxford efter sin kandidatexamen som en av universitetets första Rhodes Scholars, där han först studerade juridik i stället för naturvetenskap (som ett löfte till sin döende far), och senare lade han till litteratur och spanska, och så småningom fick han sin masterexamen.
1909 flyttade Hubbles far familjen från Chicago till Shelbyville, Kentucky, för att familjen skulle kunna bo i en liten stad och bosatte sig slutligen i närliggande Louisville. Hans far dog vintern 1913, medan Edwin fortfarande befann sig i England. Sommaren därpå återvände Edwin hem för att ta hand om sin mor, sina två systrar och sin yngre bror, tillsammans med sin bror William. Familjen flyttade än en gång till Everett Avenue i Louisvilles Highlands-kvarter för att ge plats åt Edwin och William.
Hubble var också en plikttrogen son, som trots sitt intensiva intresse för astronomi sedan barndomen, gick med på faderns önskan att studera juridik, först vid University of Chicago och senare vid Oxford. Under denna tid läste han också några kurser i matematik och naturvetenskap. Efter faderns död 1913 återvände Edwin från Oxford till Mellanvästern, men hade inte motivationen att praktisera juridik. Istället fortsatte han att undervisa i spanska, fysik och matematik vid New Albany High School i New Albany, Indiana, där han också tränade pojkarnas basketlag. Efter ett år som gymnasielärare började han med hjälp av sin tidigare professor vid University of Chicago studera astronomi vid universitetets Yerkes-observatorium, där han fick sin doktorsexamen 1917. Hans avhandling hade titeln ”Photographic Investigations of Faint Nebulae”. I Yerkes hade han tillgång till ett av de mest kraftfulla teleskopen i världen vid den tiden, som hade en innovativ 24-tums (61 cm) reflektor.
Läs också: biografier – Leif Eriksson
Doktorandstudier
När USA förklarade krig mot Tyskland 1917 skyndade sig Hubble att slutföra sin doktorsavhandling så att han kunde gå med i militären. Hubble anmälde sig frivilligt till USA:s armé och tilldelades den nybildade 86:e divisionen, där han tjänstgjorde i 2:a bataljonen, 343:e infanteriregementet. Han steg till major och befanns lämplig för tjänstgöring utomlands den 9 juli 1918, men 86:e divisionen deltog aldrig i strid. Efter första världskrigets slut tillbringade Hubble ett år vid universitetet i Cambridge, där han återupptog sina studier i astronomi.
1919 erbjöds Hubble en tjänst vid Carnegie Institution for Science”s Mount Wilson Observatory, nära Pasadena i Kalifornien, av George Ellery Hale, observatoriets grundare och chef. Hubble förblev anställd vid Mount Wilson fram till sin död 1953. Kort före sin död blev Hubble den första astronomen att använda det nyligen färdigställda jättelika 200-tums (5,1 m) reflektor Hale-teleskopet vid Palomar Observatory nära San Diego, Kalifornien.
Hubble arbetade också som civilperson för den amerikanska armén vid Aberdeen Proving Ground i Maryland under andra världskriget som chef för External Ballistics Branch of the Ballistics Research Laboratory, där han ledde en stor mängd forskning om extern ballistik som ökade den effektiva eldkraften hos bomber och projektiler. Hans arbete underlättades av att han personligen utvecklade flera utrustningar för de instrument som användes inom yttre ballistik, där den mest framstående utvecklingen var höghastighetsklockkameran, som gjorde det möjligt att studera egenskaperna hos bomber och låghastighetsprojektiler under flygning. Resultaten av hans studier har bidragit till att i hög grad förbättra utformningen, prestandan och den militära effektiviteten hos bomber och raketer. För sitt arbete fick han utmärkelsen Legion of Merit.
Läs också: biografier – Maria Montessori
Universum sträcker sig bortom Vintergatan
Edwin Hubbles ankomst till Mount Wilson-observatoriet i Kalifornien 1919 sammanföll ungefär med slutförandet av Hooker-teleskopet på 2,5 m (100 tum), som då var världens största. Vid den tiden var den rådande synen på kosmos att universum helt och hållet bestod av Vintergatan. Med hjälp av Hooker-teleskopet vid Mount Wilson identifierade Hubble cepheidvariabler (en sorts stjärna som används som ett sätt att bestämma avståndet till galaxen – se även standardljus) i flera spiralnebulosor, bland annat Andromeda-nebulosan och Triangulum. Hans observationer, som gjordes 1924, bevisade slutgiltigt att dessa nebulosor var alldeles för avlägsna för att vara en del av Vintergatan och att de i själva verket var hela galaxer utanför vår egen, något som forskarna misstänkte åtminstone så tidigt som 1755 då Immanuel Kants Allmänna naturhistoria och himmelska teorin utkom. Denna idé hade motarbetats av många inom den tidens astronomiska etablissemang, i synnerhet av Harlow Shapley från Harvard University. Trots motståndet fick Hubble, som då var en 35-årig vetenskapsman, sina upptäckter först publicerade i New York Times den 23 november 1924 och presenterade dem sedan för andra astronomer vid det amerikanska astronomiska sällskapets möte den 1 januari 1925. Hubbles resultat för Andromeda publicerades inte formellt i en vetenskaplig tidskrift med expertgranskning förrän 1929.
Hubbles upptäckter förändrade i grunden den vetenskapliga synen på universum. Anhängarna hävdar att Hubbles upptäckt av nebulosor utanför vår galax hjälpte till att bana väg för framtida astronomer. Även om vissa av hans mer kända kollegor helt enkelt hånade hans resultat, slutade Hubble med att publicera sina upptäckter om nebulosor. Detta publicerade arbete gav honom en utmärkelse med titeln American Association Prize och femhundra dollar från Burton E. Livingston från Committee on Awards.
Hubble utarbetade också det vanligaste systemet för klassificering av galaxer, där de grupperas efter hur de ser ut på fotografiska bilder. Han ordnade de olika grupperna av galaxer i vad som blev känt som Hubble-sekvensen.
Läs också: civilisationer – Lezginer
Redshift ökar med avståndet
Hubble fortsatte med att uppskatta avstånden till 24 extra-galaktiska nebulosor med hjälp av olika metoder. År 1929 undersökte Hubble förhållandet mellan dessa avstånd och deras radialhastigheter som bestämdes av deras rödskift. Det är nu känt att hans uppskattade avstånd alla är för små, med upp till en faktor 7. Detta berodde på faktorer som att det finns två typer av cepheidvariabler eller att man förväxlar ljusa gasmoln med ljusa stjärnor. Hans avstånd var dock mer eller mindre proportionella mot de verkliga avstånden, och genom att kombinera sina avstånd med mätningar av galaxernas rödförskjutningar av Vesto Slipher och hans assistent Milton L. Humason fann han ett ungefär linjärt samband mellan galaxernas avstånd och deras radialhastigheter (korrigerade för solens rörelse), en upptäckt som senare blev känd som Hubbles lag.
Detta innebar att ju större avståndet mellan två galaxer var, desto större var deras relativa separationshastighet. Om man tolkar Hubbles mätningar av 46 galaxer på det sättet leder de till ett värde för Hubblekonstanten på 500 kmsMpc, vilket är mycket högre än de för närvarande accepterade värdena på 74 kmsMpc (kosmisk distansstege-metoden) eller 68 kmsMpc (CMB-metoden) på grund av fel i deras avståndskalibreringar.
Men orsaken till rödförskjutningen var fortfarande oklar. Georges Lemaître, en belgisk katolsk präst och fysiker, förutspådde på teoretiska grunder, baserat på Einsteins ekvationer för allmän relativitetsteori, sambandet mellan rödförskjutning och avstånd, och publicerade observationsstöd för detta, två år innan Hubbles lag upptäcktes. Många kosmologer och astronomer (Hubble förblev dock tveksamma till Lemaîtres tolkning under hela hans liv. Även om han använde termen ”hastigheter” i sin artikel (och ”skenbara radialhastigheter” i inledningen), uttryckte han senare tvivel om att tolka dessa som verkliga hastigheter. År 1931 skrev han ett brev till den holländske kosmologen Willem de Sitter där han uttryckte sin åsikt om den teoretiska tolkningen av sambandet rödförskjutning-avstånd:
”Mr Humason och jag är båda djupt medvetna om er vänliga uppskattning av uppsatserna om nebulosornas hastigheter och avstånd. Vi använder termen ”skenbara” hastigheter för att betona korrelationens empiriska egenskaper. Tolkningen, anser vi, bör överlåtas till er och de mycket få andra som är kompetenta att diskutera frågan med auktoritet.”
I dag betraktas de ”skenbara hastigheterna” i fråga vanligtvis som en ökning av det egentliga avståndet som uppstår på grund av universums expansion. Ljus som färdas genom en expanderande metrik kommer att uppleva en rödförskjutning av Hubble-typ, en mekanism som skiljer sig något från dopplereffekten (även om de två mekanismerna blir likvärdiga beskrivningar som relateras till varandra genom en koordinattransformation för närliggande galaxer).
På 1930-talet var Hubble involverad i att bestämma fördelningen av galaxer och den rumsliga krökningen. Dessa uppgifter tycktes tyda på att universum var platt och homogent, men det fanns en avvikelse från plattheten vid stora rödförskjutningar. Enligt Allan Sandage,
”Hubble trodde att hans räkneuppgifter gav ett mer rimligt resultat när det gällde rumslig krökning om korrigeringen av rödskiftet gjordes med antagandet att det inte fanns någon recession. Ända till slutet av sina skrifter höll han fast vid denna ståndpunkt och förordade (eller höll åtminstone öppet) den modell där det inte finns någon verklig expansion, och därför att rödförskjutningen ”representerar en hittills oerkänd naturprincip”.
Det fanns metodologiska problem med Hubbles mätningsteknik som visade en avvikelse från planhet vid stora rödskift. Framför allt tog tekniken inte hänsyn till förändringar i galaxernas ljusstyrka på grund av galaxernas utveckling. 1917 hade Albert Einstein funnit att hans nyligen utvecklade allmänna relativitetsteori visade att universum antingen måste expandera eller krympa. Eftersom han inte kunde tro på vad hans egna ekvationer sade honom införde Einstein en kosmologisk konstant (en ”fudge factor”) i ekvationerna för att undvika detta ”problem”. När Einstein fick kännedom om Hubbles rödförskjutningar insåg han omedelbart att den expansion som den allmänna relativitetsteorin förutspådde måste vara verklig, och senare i livet sade han att ändringen av hans ekvationer var ”livets största misstag”. Faktum är att Einstein tydligen en gång besökte Hubble och försökte övertyga honom om att universum expanderade.
Hubble upptäckte också asteroiden 1373 Cincinnati den 30 augusti 1935. År 1936 skrev han The Observational Approach to Cosmology och The Realm of the Nebulae, där han förklarade sina metoder för extra-galaktisk astronomi och sin syn på ämnets historia.
I december 1941 rapporterade Hubble till American Association for the Advancement of Science att resultaten från en sexårig undersökning med Mt. Wilson-teleskopet inte stödde teorin om ett expanderande universum. Enligt en artikel i Los Angeles Times som rapporterade om Hubbles kommentarer: ”Nebulosorna kunde inte vara jämnt fördelade, vilket teleskopet visar att de är, och ändå passa in i explosionsidén. Förklaringar som försöker kringgå vad det stora teleskopet ser, sade han, håller inte. Explosionen skulle till exempel ha behövt börja långt efter det att jorden skapades, och kanske till och med efter det att det första livet dök upp här.” (Hubbles uppskattning av vad vi nu kallar Hubblekonstanten skulle innebära att Big Bang inträffade för endast 2 miljarder år sedan).
Hubble gifte sig med Grace Lillian (Burke) Leib (1889-1980), dotter till John Patrick och Luella (Kepford) Burke, den 26 februari 1924.
Hubble uppfostrades som kristen, men vissa av hans senare uttalanden tyder på osäkerhet.
Läs också: historia-sv – Wang Yangming
Hälsoproblem och död
Hubble fick en hjärtattack i juli 1949 när han var på semester i Colorado. Hans fru tog hand om honom och han fortsatte att äta en modifierad kost och arbeta enligt ett ändrat schema. Han dog av cerebral trombos (en blodpropp i hjärnan) den 28 september 1953 i San Marino, Kalifornien. Ingen begravning hölls för honom och hans fru avslöjade aldrig hans begravningsplats.
Läs också: strider – Slaget vid Thermopyle
Anklagelser om Lemaîtres prioritet
År 2011 rapporterade tidskriften Nature om påståenden om att Hubble hade spelat en roll i redigeringen av viktiga delar av översättningen av Lemaître”s artikel från 1927, där det som nu kallas Hubble”s Law fastställdes och som också gav observationsbevis för den. Historiker som citerades i artikeln var skeptiska till att redigeringarna var en del av en kampanj för att se till att Hubble behöll sin prioritet. Observationsastronomen Sidney van den Bergh publicerade dock en artikel som tyder på att även om utelämningarna kan ha gjorts av en översättare kan de ändå ha varit avsiktliga.
I november 2011 rapporterade astronomen Mario Livio i Nature att dokument i Lemaître-arkivet visade att redigeringen verkligen hade utförts av Lemaître själv, som uppenbarligen inte såg någon mening med att inkludera vetenskapligt innehåll som redan hade rapporterats av Hubble. Detta förtar dock inte det faktum att Lemaître publicerade på franska, utan sådana utelämnanden, två år (1927) före Hubble (1929).
Läs också: biografier – Constantius I Chlorus
Försök att få Nobelpriset
På den tiden erkände Nobelpriset i fysik inte arbete inom astronomi. Hubble ägnade en stor del av den senare delen av sin karriär åt att försöka få astronomi att betraktas som ett område inom fysiken, i stället för att vara en egen vetenskap. Han gjorde detta till stor del för att astronomer – inklusive han själv – skulle kunna erkännas av Nobelpriskommittén för sina värdefulla bidrag till astrofysiken. Denna kampanj misslyckades under Hubbles livstid, men kort efter hans död beslutade Nobelpriskommittén att astronomiskt arbete skulle vara berättigat till fysikpriset. Priset är dock inte ett pris som kan delas ut postumt.
Läs också: historia-sv – Hederslegionen
Stämpel
Den 6 mars 2008 släppte United States Postal Service ett frimärke på 41 cent för att hedra Hubble på ett ark med titeln ”American Scientists”, designat av konstnären Victor Stabin.
Astronomen Edwin Hubble (1889-1953), som ofta kallas ”pionjär för de avlägsna stjärnorna”, spelade en avgörande roll för att förstå universums enorma och komplexa natur. Hans noggranna studier av spiralnebulosor bevisade att det finns andra galaxer än vår egen Vintergatan. Om han inte hade dött plötsligt 1953 skulle Hubble ha fått årets Nobelpris i fysik.
(Observera att påståendet att han skulle ha vunnit Nobelpriset 1953 sannolikt är falskt, även om han var nominerad till priset det året.)
De andra vetenskapsmännen på bladet ”American Scientists” är Gerty Cori, biokemist, Linus Pauling, kemist, och John Bardeen, fysiker.
Läs också: biografier – Pete Maravich
Andra anmärkningsvärda framträdanden
I dokumentärfilmen Cosmos från 1980: A Personal Voyage av astronomen Carl Sagan, skildras Hubbles liv och arbete på skärmen i avsnitt 10: ”The Edge of Forever”.
Pjäsen Creation”s Birthday, skriven av Cornell-fysikern Hasan Padamsee, berättar Hubbles livshistoria.
Källor
