Edwin Hubble: Objevitel expanze vesmíru a Hubbleova klasifikace galaxií
Edwin Hubble — průkopník expanze vesmíru: objevy mimo Mléčnou dráhu, Hubbleův zákon a Hubbleova klasifikace galaxií.
Edwin Powell Hubble (20. listopadu 1889 – 28. září 1953) byl americký astronom. Jeho práce zásadně změnila chápání velikosti a struktury vesmíru. Hubble působil především na Mount Wilson Observatory, kde využíval velký 100palcový Hookerův dalekohled k pozorování „mlhovin“ a hvězd mimo naši Galaxii.
Životopis (stručně)
Hubble studoval klasickou i přírodovědnou výchovu, byl rovněž Rhodesovým stipendistou na Oxfordu a po návratu se věnoval astronomii. Během první poloviny 20. století se stal jedním z předních pozorovacích astronomů své doby a díky práci na přesném měření vzdáleností a rychlostí objektů v dálce získal klíčové výsledky pro kosmologii.
Klíčové objevy
V roce 1925 Hubble prokázal, že mnoho tzv. „spirálních mlhovin“ jsou ve skutečnosti samostatné galaxie ležící mimo naši Mléčnou dráhu. K tomu využil pozorování proměnných hvězd, zejména cepheid, jejichž perioda a jasnost jsou spojeny (díky objevu Henrietty Leavittové), což umožnilo určit vzdálenost těchto objektů. Tento objev rozšířil lidský pohled z naší Galaxie na obrovské množství samostatných galaktických „ostrovů“ ve vesmíru.
Hubble také vyvinul systematickou metodu třídění galaxií, která dodnes slouží jako základní klasifikační schéma a je známá jako Hubbleova klasifikace nebo „ladící vidlička“ (tuning fork). Popisuje hlavní typy galaxií: eliptické, spirální (s a bez prstence) a nepravidelné, a poskytuje jednoduchý způsob, jak porovnat jejich morfologii a vývojové stádia.
Hubbleův zákon a expanze vesmíru
Hubble objevil, že spektra mnoha galaxií vykazují posun ke červenému konci spektra (tzv. červený posuv). Zjistil, že míra Dopplerova jevu (rudého posuvu) galaxie se zvyšuje úměrně její vzdálenosti od Země. V roce 1929 formuloval empirický vztah, dnes známý jako Hubbleův zákon, který říká, že rychlost vzdalování galaxie je přibližně úměrná její vzdálenosti. To se často zapisuje v podobě v = H0 × d, kde H0 je tzv. Hubbleova konstanta (rychlostní přírůstek na jednotku vzdálenosti, obvykle km/s/Mpc).
Je důležité dodat, že některá pozorování, zejména měření radiálních rychlostí galaxií, provedl dříve Vesto Slipher a že podobný vztah publikoval nezávisle již Georges Lemaître ve svém článku z roku 1927. Přesto se z historických důvodů a díky Hubbleovým rozsáhlým měřením vztah běžně nazývá Hubbleův zákon.
Interpretace červeného posuvu
Dnes se „zdánlivé rychlosti“ galaxií chápou spíše jako nárůst vlastní vzdálenosti mezi body prostoru v důsledku rozpínání samotného prostoru než jako čistě klasický Dopplerův efekt. Světlo, které prochází rozpínajícím se prostorem, podléhá tzv. kosmologickému červenému posuvu: jeho vlnová délka se zvětšuje spolu s expanzí metriky vesmíru.
Hubbleovy původní odhady H0 byly značně vyšší než moderní hodnoty; s postupem času a zlepšením měření (včetně přesnější kalibrace cepheid a později typů Ia supernov) byl odhad konstanty snížen. Současné odhady H0 se nacházejí přibližně v rozmezí 67–74 km/s/Mpc, přičemž odlišné metody (lokální měření vs. kosmologická analýza reliktového záření) dávají mírně odlišné výsledky a vede to k aktivní debatě v kosmologii.
Další poznámky a odkaz
Tato práce pomohla prokázat, že se vesmír rozpíná, a položila základy moderní kosmologie a teorie vzniku vesmíru. Někteří autoři nesprávně uvádějí, že Hubble „objevil“ Dopplerův posun ve spektrech galaxií — významná pozorování prováděl před ním Vesto Slipher, jehož data Hubble využil při svých analýzách.
Hubbleův vesmírný dalekohled byl pojmenován po Hubbleovi jako uznání jeho přínosu k pochopení struktury a vývoje vesmíru. Jeho jméno zůstává pevně spojeno s konceptem kosmického rozpínání a s klasifikací galaxií, které dodnes ovlivňují astronomii a kosmologii.
Dědictví: Hubble je považován za jednoho z nejvlivnějších astronomů 20. století. Jeho pozorování poskytla první pevné důkazy o tom, že vesmír je mnohem větší a dynamičtější, než se dříve myslelo, a jeho práce vedla k rozvoji nových teoretických modelů včetně teorie Velkého třesku.
Absorpční čáry v optickém spektru nadkupy vzdálených galaxií (vpravo) v porovnání s absorpčními čarami v optickém spektru Slunce (vlevo). Šipky označují červený posuv. Vlnová délka roste směrem k červené a dále (frekvence klesá).
Čtyři hlavní úspěchy
Podle Sandage dosáhl Hubble čtyř hlavních úspěchů:
- Klasifikační systém pro mlhoviny, galaktické (difuzní) i extragalaktické (mlhoviny uvnitř naší galaxie i v jiných galaxiích mimo ni).
- Hubble definitivně vyřešil otázku povahy galaxií (jako jiných věcí, jako je Mléčná dráha).
- Bylo zjištěno, že rozložení galaxií je homogenní co do vzdálenosti (galaxie se nacházejí po celém vesmíru, nikoliv na určitém místě).
- Byla stanovena lineární závislost rychlosti na vzdálenosti. Tento objev vedl k pojmu rozpínajícího se vesmíru, který je základem dnešní kosmologie.
Hubblův osobní názor na data
Hubble sám nepovažoval svá data z roku 1929 za důkaz rozpínání vesmíru. Ještě o šest let později Hubble napsal:
"... pokud jsou červené posuvy rychlostními posuvy, které měří rychlost rozpínání, jsou rozpínající se modely rozhodně v rozporu s provedenými pozorováními ... rozpínající se modely jsou vynucenou interpretací výsledků pozorování"
- — E. Hubble, Ap. J., 84, 517, 1936
"[Pokud jsou červené posuvy Dopplerovým posunem] ... pozorování v současné podobě vedou k anomálii uzavřeného vesmíru, podivně malého a hustého, a lze dodat, že podezřele mladého. Na druhou stranu, pokud červené posuvy nejsou Dopplerovým jevem, tyto anomálie zmizí a pozorovaná oblast se jeví jako malá, homogenní, ale nevýznamná část vesmíru neurčitě rozšířeného v prostoru i čase."
- — E. Hubble, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 97, 513, 1937.
Inflace jako vysvětlení expanze
Hubbleova slova byla zapomenuta a představa o rozpínání vesmíru se stala konsensem. Až do teoretického vývoje v 80. letech 20. století nikdo neměl vysvětlení, proč se to tak jeví. Na otázku "proč se vesmír rozpíná?" nyní odpovídá pochopení detailů toho, co se stalo v první inflační epoše (10-32 sekund) existence našeho vesmíru.
Otázky a odpovědi
Otázka: Kdo byl Edwin Powell Hubble?
Odpověď: Edwin Powell Hubble byl americký astronom.
Otázka: Kdy se narodil a kdy zemřel?
Odpověď: Narodil se 20. listopadu 1889 a zemřel 28. září 1953.
Otázka: Jaký je jeho odkaz?
Odpověď: Jeho objevy změnily vědecký pohled na vesmír.
Otázka: Jaký druh výzkumu prováděl?
Odpověď: Prováděl astronomický výzkum týkající se galaxií, hvězd a dalších nebeských těles.
Otázka: Kde pracoval?
Odpověď: Pracoval na observatoři Mount Wilson v Kalifornii.
Otázka: Jaká ocenění za svou práci získal?
Odpověď: Za svůj přínos astronomii obdržel řadu ocenění, včetně Zlaté medaile Královské astronomické společnosti v roce 1935 a Bruceovy medaile v roce 1938.
Vyhledávání