ادوین هابل که بود؟

ادوین هابل، به طور کامل ادوین پاول هابل، (متولد 20 نوامبر 1889، مارشفیلد، میسوری، ایالات متحده – درگذشت 28 سپتامبر 1953، سن مارینو، کالیفرنیا)، ستاره شناس آمریکایی که نقش مهمی در ایجاد زمینه اخترشناسی برون کهکشانی ایفا کرد. به طور کلی به عنوان کیهان شناس رصدی برجسته قرن بیستم در نظر گرفته می شود. برای خواندن ادامه مقاله با مجله علمی آندرومدامگ همراه باشید.

هابل پسر جان پاول هابل، تاجری بود که در صنعت بیمه کار می کرد. مادرش، ویرجینیا لی جیمز سابق، خانه‌داری بود که در طول غیبت‌های مکرر جان در کار، خانه‌دار را به تنهایی اداره می‌کرد. هابل ها هشت فرزند داشتند.

در سال 1906 هابل بورسیه تحصیلی دانشگاه شیکاگو را دریافت کرد و در آنجا به مدت یک سال به عنوان دستیار آزمایشگاه دانشجویی برای فیزیکدان رابرت میلیکان، برنده آینده جایزه نوبل، خدمت کرد. هابل در سال 1910 فارغ التحصیل شد و به عنوان محقق رودز از ایلینوی انتخاب شد. او سه سال را در دانشگاه آکسفورد گذراند و مدرک B.A. در فقه، موضوعی که به اصرار پدرش گرفته بود. پس از مرگ پدرش در سال 1913، راه برای او باز شد تا حرفه علمی را دنبال کند.

هابل پس از بازگشت به ایالات متحده در سال 1913 به مدت یک سال در دبیرستان ایندیانا تدریس کرد. سپس وارد دانشگاه شیکاگو شد و تحصیلات تکمیلی خود را در رشته نجوم آغاز کرد. هابل تحقیقات رصدی خود را در رصدخانه یرکس در خلیج ویلیامز، ویسکانسین، زیر نظر ستاره شناس ادوین فراست انجام داد. در آن زمان یرکس دیگر در لبه اخترشناسی نبود، اما هابل به یک تلسکوپ بسیار قدرتمند، یک بازتابنده 24 اینچی (61 سانتی متری) نوآورانه دسترسی داشت.

این خوشبختی بزرگ هابل بود که تحصیلات تکمیلی خود را درست در زمانی که مدیر رصدخانه مونت ویلسون در کالیفرنیا، جورج الری هیل، در جستجوی کارکنان جدید بود، به پایان می رساند. تلسکوپ هوکر 100 اینچی (254 سانتی‌متری) این رصدخانه، قوی‌ترین تلسکوپ جهان، رو به اتمام بود. هابل پیشنهاد شغلی هیل را پذیرفت، اما قبل از اینکه بتواند این سمت را بگیرد، ایالات متحده در 6 آوریل 1917 به آلمان اعلان جنگ داد. او با عجله پایان نامه خود را با عنوان “تحقیقات عکاسی از سحابی های کم نور” در بهار 1917 به پایان رساند تا او بتواند در ارتش ایالات متحده ثبت نام کند. هیل اما موقعیت کوه ویلسون را تا پایان جنگ برای او باز نگه داشت. هابل در فرانسه خدمت کرد و به درجه سرگردی رسید، اما نمی توانست هیچ اقدامی انجام دهد.

هابل در کوه ویلسون ابتدا سحابی های بازتابی در کهکشان راه شیری را مورد مطالعه قرار داد. با این حال، او به زودی به مشکل سحابی های مارپیچی، اشیایی که برای دوره دکتری خود بررسی کرده بود، بازگشت. وضعیت مارپیچ ها (آنطور که به طور گسترده شناخته می شدند) نامشخص بود. آیا آنها منظومه‌های ستاره‌ای دوردست (کهکشان‌ها در اصطلاح فعلی) قابل مقایسه با کهکشان راه شیری بودند، یا ابرهای گازی یا خوشه‌های ستاره‌ای پراکنده در کهکشان راه شیری یا نزدیک به آن بودند؟ این نظریه که کهکشان های قابل مشاهده وجود دارد در نیمه دوم قرن نوزدهم از بین رفت اما در اوایل قرن بیستم دوباره احیا شد. در آغاز دهه 1920، اخترشناسان عموماً بر این باور بودند که هیچ مدرک قطعی برای حل این بحث وجود ندارد. با این حال، چنین شواهدی به زودی توسط هابل ارائه شد.

در سال 1923 هابل ستارگان متغیر قیفاووس را در سحابی آندرومدا، یک مارپیچ بسیار معروف، پیدا کرد. نوسانات در نور این ستارگان هابل را قادر ساخت تا فاصله سحابی را با استفاده از رابطه بین دوره نوسانات قیفاووسی و درخشندگی آن تعیین کند. اگرچه توافق روشنی در مورد اندازه کهکشان راه شیری وجود نداشت، تخمین فاصله هابل سحابی آندرومدا را تقریباً 900000 سال نوری از ما فاصله داشت. اگر حق با هابل بود، سحابی به وضوح بسیار فراتر از مرزهای کهکشان راه شیری قرار داشت (بزرگترین تخمین ها از اندازه آن قطر آن را حدود 300000 سال نوری نشان می دهد). بنابراین سحابی آندرومدا باید یک کهکشان باشد و نه یک ابر سحابی یا خوشه ستاره ای پراکنده در کهکشان راه شیری. یافته‌های هابل در سحابی آندرومدا و سایر سحابی‌های مارپیچی نسبتاً نزدیک، به سرعت اکثریت اخترشناسان را متقاعد کرد که جهان در واقع دارای تعداد بی‌شماری کهکشان است. (تخمین فاصله فعلی سحابی آندرومدا – که اکنون به نام کهکشان آندرومدا شناخته می شود – 2.48 میلیون سال نوری است. رابطه بهبود یافته دوره قیفاووسی-درخشندگی بیشتر تفاوت بین تخمین کنونی و هابل را نشان می دهد.)

در طی چند سال از این تحقیقات راهگشا، هابل تصمیم گرفت به یکی از معماهای برجسته در مورد کهکشان های خارجی (یا سحابی های خارج از کهکشانی، همانطور که هابل همیشه آنها را می نامید) بپردازد: چرا به نظر می رسید اکثریت قریب به اتفاق از زمین دور می شوند (اگر جابجایی به سرخ می شود). در طیف آنها به عنوان نتیجه جابجایی داپلر تفسیر می شود)؟ برای این منظور، هابل توسط ستاره شناس دیگر کوه ویلسون، میلتون هوماسون، کمک شد. هوماسون تغییرات طیفی کهکشان ها را اندازه گیری کرد (و در این کار بر اساس مطالعات پیشگامانه ستاره شناس رصدخانه لوول وستو ملوین اسلیفر) و هابل بر تعیین فاصله آنها تمرکز کرد. هابل در سال 1929 اولین مقاله خود را در مورد رابطه بین انتقال به سرخ و فاصله منتشر کرد. او به طور آزمایشی به این نتیجه رسید که یک رابطه خطی انتقال به قرمز فاصله وجود دارد. یعنی اگر یک کهکشان دو برابر کهکشان دیگر فاصله داشته باشد، انتقال به سرخ آن دو برابر بزرگتر است. دو سال بعد هابل و هوماسون آنچه را که اخترشناسان و کیهان‌شناسان به‌عنوان شواهد بسیار قانع‌کننده‌ای مبنی بر اینکه این رابطه واقعاً خطی است و از این رو که انتقال به سرخ کهکشان نسبت مستقیمی با فاصله آن دارد، ارائه کردند.

با شروع مقاله آلبرت اینشتین در سال 1917 “Kosmologische Betrachtungen zur Allgemeinen Relativitätstheorien” (“ملاحظات کیهان شناختی در مورد نظریه نسبیت عام”)، تعدادی از فیزیکدانان، ریاضیدانان و ستاره شناسان نسبیت عام را در مقیاس بزرگ به کار بردند. رابطه انتقال فاصله به سرخ ایجاد شده توسط هابل و هوماسون به سرعت توسط نظریه پردازان مختلف با نظریه نسبیت عام جهان در حال انبساط درهم آمیخت. نتیجه این بود که در اواسط دهه 1930، رابطه انتقال به سرخ فاصله به طور کلی به عنوان یک رابطه سرعت-فاصله تفسیر می شد، به طوری که جابجایی های طیفی کهکشان ها نتیجه حرکت آنها بود. اما هابل در طول زندگی حرفه‌ای خود در برابر شناسایی قطعی جابه‌جایی‌های قرمز به‌عنوان جابه‌جایی سرعت مقاومت کرد. هابل امیدوار بود با بررسی تعداد سحابی های خارج از کهکشانی که در فواصل مختلف در فضا قرار دارند، این موضوع را روشن کند. هابل این مطالعات را تا حدی با ریچارد سی. تولمن، فیزیکدان و شیمیدان برجسته ریاضی انجام داد. با این حال، هابل و تولمن در اواسط دهه 1930 بر عدم قطعیت داده های رصدی تأکید کردند. آنها از انتخاب عمومی و بدون ابهام بین مدل ایستا و غیر ایستا از جهان خودداری کردند. (هابل بعداً استدلال کرد که به نظر می رسد شواهد از مفهوم یک جهان ساکن حمایت می کند، اما او قطعاً جهان در حال انبساط را رد نکرد.)

هابل پس از سال 1936، تحقیقات اولیه کمی را منتشر کرد – سالی که کتاب مهم خود را به نام قلمرو سحابی منتشر کرد، که رویکردهای او را به نجوم برون کهکشانی و دیدگاه او را درباره تاریخ این سوژه توضیح داد. تا آن زمان او مطمئناً کارهای زیادی برای ارائه روش ها و تکنیک هایی انجام داده بود که ستاره شناسان خارج از کهکشانی باید برای چندین دهه دنبال کنند یا باید در نظر بگیرند، به ویژه در کوه ویلسون و در رصدخانه پالومار، خانه 200 اینچی (508 سانتی متری) بزرگ. بازتاب تلسکوپ هیل که اولین مشاهدات خود را در سال 1949 انجام داد. بنابراین هابل شخصیت اصلی در ایجاد ستاره شناسی برون کهکشانی در دهه های 1920 و 30 بود.

هابل در کوه ویلسون به کار خود ادامه داد، اگرچه در طول جنگ جهانی دوم به عنوان یک مقام اداری در مراکز آزمایش آبردین در مریلند خدمت کرد. او در سال 1953 بر اثر ترومبوز مغزی درگذشت و همسرش گریس از او باقی ماند. این زوج فرزندی نداشتند.