Edvīns Hābels — Hūbla likums un galaktiku atklājējs
Edvīns Hābels: Hūbla likums un galaktiku atklājējs — uzzini, kā viņa pētījumi atklāja galaktikas ārpus Piena Ceļa un pierādīja Visuma izplešanos.
Edvīns Pauels Hābels (Edwin Powell Hubble, 1889. gada 20. novembris - 1953. gada 28. septembris) bija amerikāņu astronoms. Hobla atklājumi mainīja zinātnisko priekšstatu par Visumu.
1925. gadā viņš pierādīja, ka galaktikas pastāv arī ārpus mūsu Piena Ceļa. Viņš arī izstrādāja galaktiku klasifikācijas metodi.
Tad viņš pierādīja, ka galaktikas attālinās viena no otras. Hūbls atklāja, ka galaktikas Doplera efekta (sarkanā nobīde) pakāpe palielinās proporcionāli tās attālumam no Zemes. Doplera efekts ir skaņas augstuma vai krāsas maiņa, kad objekts vai skaņa tuvojas (augstāks skaņas augstums, spilgtāka krāsa) vai attālinās (zemāks un tumšāks). Sarkano nobīdi novēro gaismas spektrā
1929. gadā Hūbls formulēja tā saukto Hūbla likumu. Šis likums nosaka, ka, jo lielāks ir attālums starp divām galaktikām, jo lielāks ir to relatīvais atdalīšanās ātrums. Beļģu priesteris un astronoms Žoržs Lemotrs (Georges Lemaître) šo ideju bija publicējis divus gadus iepriekš nezināmā žurnālā. Tomēr šī ideja līdz pat šai dienai nes Hobla vārdu.
Mūsdienās galaktiku "šķietamie ātrumi" tiek saprasti kā pareizā attāluma palielināšanās, kas rodas telpas izplešanās dēļ. Gaisma, ceļojot cauri izstiepjošai telpai, piedzīvo Hubeļa tipa sarkano nobīdi.
Šis darbs palīdzēja noteikt, ka Visums paplašinās. Daži kļūdaini apgalvo, ka Hūbls atklājis Doplera nobīdi galaktiku spektros, taču to jau agrāk bija novērojis Vesto Slipers, kura datus Hūbls izmantoja.
Hobla vārdā tika nosaukts Hobla kosmosa teleskops.
Biogrāfija īsumā
Edvīns Hābels dzimis Missūri štatā, ASV. Studējis Oksfordā kā Rādza stipendijas (Rhodes) saņēmējs, pēc tam turpinājis izglītību štatā un strādājis astronomijā. Pēc Pirmā pasaules kara viņš pievienojās Mount Wilson observatorijai (Kalifornijā), kur ar jaudīgajiem teleskopiem veica savus galvenos novērojumus. Hābels bija plaša redzējuma novērotājs, kurš apvienoja precīzas fotometriskas mērījumus, spektrālās analīzes un attālumu noteikšanas metodes.
Galaktiku atklāšana un attālumu noteikšana
Viens no Hābela ievērojamākajiem devumiem bija pierādījums, ka tā sauktās "spirālveida miglāji" nav Piena Ceļa iekšējie objekti, bet gan atsevišķas, ļoti tālas galaktikas. To viņš noteica, izmantojot Cepheīdu tipu pulsējošu zvaigžņu spožuma un perioda attiecību (Henrietta Leavitt atklātā perioda–luminozitātes likuma izmantošana). Mērījumi ar Mount Wilson 100 collu (Hooker) teleskopu ļāva Hābelam aprēķināt lielus attālumus līdz M31 (Andromedas galaktikai) un citām galaktikām, tā radot pāreju no "Miglāju laikmeta" uz moderno ekstragalaktisko astronomiju.
Hūbla likums un Visuma paplašināšanās
Hūbla likums, kas formulēts 1929. gadā, kvantitatīvā formā saista galaktiku sarkanās nobīdes (vai relatīvo ātrumu) ar to attālumu. Likuma vienkāršā forma ir v = H0 × d, kur v ir attālināšanās ātrums, d — attālums, un H0 — Hūbla konstante. Hābels pašas sākotnējās aprēķinos ieguva lielāku H0 vērtību (simtiem km/s/Mpc) vairāku ierobežojumu un datu kļūdu dēļ; mūsdienu precīzākie mērījumi liecina par H0 aptuveni 67–74 km/s/Mpc atkarībā no mērīšanas metodes.
Šodien sarkanā nobīde visbiežāk interpretēta nevis vienkārši kā klasiskā Doplera nobīde, bet kā kosmoloģiskā sarkanā nobīde — metriķas (telpas) izplešanās radīts gaismas viļņu izstiepums. Tomēr gan Doplera, gan kosmoloģiskā interpretācija matemātiski var pārklāties noteiktos ierobežojumos, un vēsturiski V. Slipher, Hābels un vēlākie pētnieki visu šo fenomenu pētīja kopā.
Svarīgi līdzstrādnieki un strīdi
Vairāki zinātnieki sagatavoja augsni Hūbla atklājumiem: Vesto Slipher (pareizāk: Slipher) jau agrāk bija izmērījis daudzu "miglāju" spektru sarkanās nobīdes, un Georges Lemaître 1927. gadā teorētiski un novērojumu ziņā saistīja Visuma paplašināšanos ar Einšteina lauka vienādojumiem, publicējot to mazpazīstamā žurnālā. Hābel sākotnēji ne vienmēr atzina Lemaître teorētiskos ieguldījumus, tomēr vispārzināmā likuma nosaukums kļuva par Hūbla likumu.
Galaktiku klasifikācija
Hābels izstrādāja arī pazīstamo galaktiku klasifikācijas sistēmu — tā dēvēto "Hūbla secību" vai "pūķveida atslēgas" (tuning-fork) shēmu, kas iedala galaktikas spirālēs, eliptiskās un neregulārās kategorijās. Lai gan vēlāk šī klasifikācija tika papildināta un precizēta, tā joprojām ir noderīgs rīks galaktiku formu un evolūcijas pētījumos.
Mantojums
- Hūbla likums kļuva par fundamentālu kosmoloģijas pamatprincipu un veicināja teoriju par Visuma izplešanos un Lielo sprādzienu.
- Par godu Hābelam ir nosaukts Hubble Space Telescope, kas 1990. gadā tika palaists orbītā un sniedzis milzum daudz nozīmīgu novērojumu par Visumu, kuros turpinās Hābela darbs — galaktiku struktūras, attālumi, eksoplanētas un daudz kas cits.
- Hābels tiek uzskatīts par vienu no modernās ekstragalaktiskās astronomijas dibinātājiem.
Saīsinājums un nozīme mūsdienās
Hūbla atklājumi pārveidoja priekšstatu par kosmosa mērogiem — no domas, ka Piena Ceļš ir visa Pasaule, līdz Visumam kā milzīgu galaktiku kopai, kas izplešas. Mūsdienu kosmoloģija balstās gan uz precīzākiem novērojumiem, gan uz teorētiskām konstrukcijām (piem., vispārējā relativitāte, tumšā enerģija), taču Hābela novērojumi paliek par virzītājspēku šiem pētījumiem.
Ja vēlaties, varu pievienot īsu hronoloģiju ar svarīgākajiem Hābela atklājumiem vai skaidrojumu par to, kā mūsdienās mēra Hūbla konstanti (piem., ar Cepheīdu, supernovām tipa Ia vai kosmiskā mikroviļņu fona fluktuācijām).
Absorbcijas līnijas attālu galaktiku superklastera optiskajā spektrā (pa labi) salīdzinājumā ar absorbcijas līnijām Saules optiskajā spektrā (pa kreisi). Ar bultiņām norādīts sarkanais nobīde. Viļņa garums palielinās virzienā uz sarkano un tālāk (frekvence samazinās).
Četri galvenie sasniegumi
Sandage uzskata, ka Hobls ir sasniedzis četrus galvenos rezultātus:
- Klasifikācijas sistēma gan galaktiskajām (difūzajām), gan ekstragalaktiskajām (gan mūsu Piena Ceļa galaktikā, gan citās galaktikās ārpus tās) miglājiem.
- Hūbls izšķiroši atrisināja jautājumu par galaktiku dabu (kā par citām būtnēm, piemēram, Piena Ceļu).
- Tika konstatēts, ka galaktiku izvietojums ir viendabīgs attāluma ziņā (galaktikas atrodas visā Visumā, nevis kādā noteiktā vietā).
- Tika noteikta lineārā ātruma un attāluma sakarība. Šī atklājuma rezultātā tika radīts jēdziens par izplešamies Visumu, kas ir mūsdienu kosmoloģijas centrālais elements.
Hobla personīgais viedoklis par datiem
Pats Hibls neuzskatīja savus 1929. gada datus par pierādījumu Visuma paplašināšanai. Pat sešus gadus vēlāk Hūbls rakstīja:
"... ja sarkanās nobīdes ir ātruma nobīdes, kas mēra izplešanās ātrumu, tad izplešanās modeļi noteikti neatbilst veiktajiem novērojumiem... izplešanās modeļi ir piespiedu novērojumu rezultātu interpretācija".
- — E. Hubble, Ap. J., 84, 517, 1936
"[Ja sarkanās nobīdes ir Doplera nobīde]... novērojumi, kādi tie ir šobrīd, noved pie anomālijas, ka Visums ir slēgts, neparasti mazs un blīvs, un, var piebilst, ka tas ir aizdomīgi jauns. No otras puses, ja sarkanās nobīdes nav Doplera efekts, šīs anomālijas izzūd, un novērotais reģions parādās kā maza, viendabīga, bet nenozīmīga Visuma daļa, kas ir bezgalīgi izstiepta gan telpā, gan laikā".
- — E. Hubble, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 97, 513, 1937.
Inflācija kā ekspansijas skaidrojums
Hobla vārdi tika aizmirsti, un par vienprātību kļuva priekšstats par Visuma izplešanos. Līdz 20. gadsimta 80. gadu teorētiskajiem sasniegumiem nevienam nebija izskaidrojuma, kāpēc tas tā šķiet. Tagad uz jautājumu "kāpēc Visums paplašinās?" var atbildēt, izprotot detaļas par to, kas notika mūsu Visuma pastāvēšanas pirmajā inflācijas laikmetā (10-32 sekundes).
Jautājumi un atbildes
J: Kas bija Edvīns Pauels Hūbls?
A: Edvīns Pauels Hūbls bija amerikāņu astronoms.
J: Kad viņš piedzima un kad nomira?
A: Viņš piedzima 1889. gada 20. novembrī un nomira 1953. gada 28. septembrī.
J: Kāds ir viņa mantojums?
A: Viņa atklājumi mainīja zinātnisko skatījumu uz Visumu.
J: Kādus pētījumus viņš veica?
A: Viņš veica astronomiskos pētījumus par galaktikām, zvaigznēm un citiem debesu ķermeņiem.
J: Kur viņš strādāja?
A: Viņš strādāja Mount Wilson observatorijā Kalifornijā.
J: Kādus apbalvojumus viņš ir saņēmis par savu darbu?
A.: Viņš saņēma vairākus apbalvojumus par savu ieguldījumu astronomijā, tostarp Karaliskās Astronomijas biedrības zelta medaļu 1935. gadā un Brūsa medaļu 1938. gadā.
Meklēt