Edwin Hubble: život, objavy a Hubblov zákon o rozpínaní vesmíru

Edwin Hubble: život a prelomové objavy — od klasifikácie galaxií po Hubblov zákon a dôkazy o rozpínaní vesmíru; červený posun a zrodenie modernej kozmológie.

Edwin Powell Hubble (20. novembra 1889 - 28. septembra 1953) bol americký astronóm. Hubbleove objavy zmenili vedecký pohľad na vesmír.

V roku 1925 dokázal, že existujú aj galaxie za našou Mliečnou dráhou. Vyvinul tiež metódu klasifikácie galaxií.

Potom dokázal, že galaxie sa od seba vzďaľujú. Hubble zistil, že stupeň Dopplerovho efektu (červený posun) galaxie sa zvyšuje úmerne jej vzdialenosti od Zeme. Dopplerov efekt je zmena výšky tónu alebo farby, keď sa objekt alebo zvuk približuje (vyššia výška tónu, jasnejšia farba) alebo vzďaľuje (nižšia a tmavšia). Červený posun sa pozoruje v svetelnom spektre

V roku 1929 Hubble sformuloval takzvaný Hubblov zákon. Zákon hovorí, že čím väčšia je vzdialenosť medzi dvoma galaxiami, tým väčšia je ich relatívna rýchlosť. Georges Lemaître, belgický kňaz a astronóm, uverejnil túto myšlienku dva roky predtým v neznámom časopise. Napriek tomu táto myšlienka dodnes nesie Hubblovo meno.

Dnes sa "zdanlivé rýchlosti" galaxií chápu ako nárast vlastnej vzdialenosti, ku ktorému dochádza v dôsledku rozpínania priestoru. Svetlo putujúce rozťahujúcim sa priestorom zažíva červený posun Hubblovho typu.

Táto práca pomohla dokázať, že vesmír sa rozpína. Niektorí nesprávne tvrdia, že Hubble objavil Dopplerov posun v spektrách galaxií, ale tento jav už skôr pozoroval Vesto Slipher, ktorého údaje Hubble použil.

Hubblov vesmírny ďalekohľad bol pomenovaný po Hubblovi.

Život a vzdelanie

Edwin Hubble sa narodil v Marshfielde v štáte Missouri a vyštudoval na niekoľkých prestížnych inštitúciách. Bol študentom na University of Chicago a neskôr získal štipendium Rhodes Scholar na Oxford, kde študoval humanitné odbory. Po návrate do USA sa venoval astronómii a v roku 1917 získal doktorát z astronómie. Krátko slúžil počas prvej svetovej vojny a od roku 1919 pracoval na Mount Wilson Observatory, kde mal prístup k najvýkonnejším ďalekohľadom svojej doby.

Hlavné objavy a metódy

Galaxie mimo Mliečnej dráhy: Hubble v 20. rokoch 20. storočia pomocou 100‑palcového (2,5 m) Hookerovho ďalekohľadu na Mount Wilson pozoroval jednotlivé hviezdy v niektorých "mlhovinách" a identifikoval tam napätie a pravidelné zmeny v jasnosti charakteristické pre cepheidy. Vďaka Leavittovej zákonitosti periody‑svetelnosť (Period‑Luminosity relation) vedel určiť ich absolútnu jasnosť a tým aj vzdialenosť objektov. To mu umožnilo preukázať, že napr. nebeský objekt v Andromede nie je „mlhovina“ v našej galaxii, ale samostatná hviezdná sústava — iná galaxia.

Klasifikácia galaxií: V roku 1926 Hubble navrhol systém, ktorý rozdeľuje galaxie na eliptické, špirálovité (so zahnutými ramenami) a špirálovité s pruhom (barred), vrátane medzistupňov. Tento tzv. Hubbleov diagram alebo "vychýrená palička" (tuning fork) sa stal základom pre populačné, morfologické a evolučné štúdie galaxií.

Hubblov zákon a kozmológia

Formulácia zákona: V práci z roku 1929 Hubble analyzoval vzťah medzi vzdialenosťami galaxií (určenými jeho pozorovaniami a metódami) a ich spektrálnymi posunmi (mnohé z týchto meraní rýchlosti poskytol Vesto Slipher). Zistil, že rýchlosť úniku (radial velocity) približne úmerná vzdialenosti, čo vyjadril jednoduchým vzťahom v = H0 × d, kde H0 je dnes známa ako Hubblova konštanta. Hubble však pôvodne odhadol oveľa vyššiu hodnotu H0 než súčasné merania; neskoršie revízie a presnejšie merania znížili túto hodnotu.

Význam: Hudsonov objav poskytol silný dôkaz pre myšlienku rozpínajúceho sa vesmíru a otvoril cestu ku vzniku modernej kozmológie, vrátane konceptu Big Bangu, ktorý ďalej rozvíjali teoretici ako Friedmann a Lemaître. Je dôležité rozlišovať medzi klasickým Dopplerovým vysvetlením a moderným chápaním červeného posunu ako dôsledku rozpínania priestoru, ktoré nie je úplne ekvivalentné iba k obyčajnej rýchlosti pohybu v tradičnom zmysle.

Kontroverzie a príspevky iných vedcov

Pri pripisovaní autorstva niektorých objavov existujú spory. Vesto Slipher už v 10. a 20. rokoch meral rýchlosti „nebul“ (následne identifikovaných ako galaxie) a Hubble tieto hodnoty použil vo svojej analýze. Georges Lemaître uverejnil teoretický model a odhad lineárneho vzťahu medzi rýchlosťou a vzdialenosťou už v roku 1927. Napriek tomu sa práve meno Hubble udomácnilo pre zákon aj konštantu — čiastočne preto, že Hubble poskytol jasný pozorovací dôkaz a sústavu meraní, ktoré myšlienku potvrdili.

Dedičstvo a moderné súvislosti

Hubbleov vesmírny ďalekohľad: Najznámejší orbitálny ďalekohľad je pomenovaný po Edwinovi Hubbleovi. Hubblov vesmírny ďalekohľad významne rozšíril naše poznanie o najvzdialenejších objektoch vo vesmíre a o vývoji galaxií.

Moderné merania H0: Hodnota Hubblovej konštanty je dnes meraná viac spôsobmi (napr. merania na základe supernov typu Ia, merania kozmického mikrovlnného pozadia zo satelitov ako Planck) a medzi týmito metódami pretrváva istá nezhoda (tzv. "Hubble tension"). Súčasné hodnoty sú rádovo niekoľko desiatok km/s/Mpc (napr. ~67–74 km/s/Mpc v závislosti od metódy), teda omnoho nižšie než Hubbleov pôvodný odhad.

Záver

Edwin Hubble zmenil astronómiu tým, že rozšíril náš pojem „vesmíru“ z jednej galaxie na obrovský súbor galaxií, ktoré sa navzájom vzďaľujú. Jeho pozorovania a klasifikácie zostávajú základom modernej extragalaktickej astronómie a kozmológie. Súčasne jeho práca ukazuje, ako vedecké objavy často vznikajú postupne a kooperáciou viacerých pozorovateľov a teoretikov.

Otázky a odpovede

Otázka: Kto bol Edwin Powell Hubble?

Otázka: Kedy sa narodil a kedy zomrel?

Otázka: Aký je jeho odkaz?

Otázka: Aký druh výskumu vykonával?

Otázka: Kde pracoval?

Otázka: Aké ocenenia získal za svoju prácu?

Hľadajte podľa písmena