إن تاريخ علم الفلك هو تاريخ الآفاق المتراجعة.
كان Edwin Powell Hubble عالم فلك أمريكياً. لعب دوراً حاسماً في تأسيس مجالات علم الفلك خارج المجرة والكونيات الرصدية.
أثبت Hubble أن العديد من الأجسام التي كان يُعتقد سابقاً أنها سحب من الغبار والغاز والمصنفة باسم "السدم" كانت في الواقع مجرات خارج درب التبانة. استخدم العلاقة القوية المباشرة بين اللمعان ودورة النبض لمتغير Cepheid الكلاسيكي التي اكتشفتها Henrietta Swan Leavitt في عام 1908 لقياس المسافات المجرية وخارج المجرية.
قدم Hubble أدلة على أن السرعة الانحسارية للمجرة تزداد مع بعدها عن الأرض، وهي خاصية تُعرف الآن باسم "قانون Hubble"، على الرغم من أنه كان قد تم اقتراحها وإثباتها رصدياً قبل سنتين من قبل Georges Lemaître. يعني قانون Hubble–Lemaître أن الكون يتمدد. قبل عقد من الزمن، قدم عالم الفلك الأمريكي Vesto Slipher أول أدلة على أن الضوء القادم من العديد من هذه السدم كان مزاحاً نحو الأحمر بشكل كبير، وهو مؤشر على سرعات انحسار عالية.
يُعترف باسم Hubble على الأغلب بسبب تلسكوب Hubble الفضائي، الذي تم تسميته تكريماً له، مع وجود نموذج معروض بشكل بارز في مسقط رأسه Marshfield, Missouri.
الحياة المبكرة والتعليم
وُلد Edwin Hubble لـ Virginia Lee Hubble née James 1864–1934 و John Powell Hubble، مدير شركة تأمين، في Marshfield, Missouri، وانتقل إلى Wheaton, Illinois، في عام 1900. في أيامه الصغرى، اشتهر أكثر بمواهبه الرياضية من قدراته الفكرية، على الرغم من أنه حصل على درجات جيدة في كل موضوع ما عدا الإملاء. كان Edwin رياضياً موهوباً، حيث لعب كرة القاعدة وكرة القدم والعدو في المضمار في كل من المدرسة الثانوية والكلية. لعب مواقع متنوعة على ملعب كرة السلة من الوسط إلى حارس التسديد. في الواقع، قاد Hubble فريق جامعة Chicago لكرة السلة إلى أول لقب مؤتمر لهم في عام 1907. فاز بسبعة مراكز أولى ومركز ثالث في بطولة ألعاب القوى بالمدرسة الثانوية الواحدة في عام 1906.
الدراسات الجامعية
ركزت دراسات Hubble في جامعة Chicago على القانون، مما أسفر عن درجة بكالوريوس العلوم بحلول عام 1910. أصبح Hubble أيضاً عضواً في جماعة Kappa Sigma. قضى ثلاث سنوات في The Queen's College, Oxford بعد حصوله على درجة البكالوريوس كأحد أول منح Rhodes Scholars بالجامعة، وحيث درس في البداية الفقه بدلاً من العلوم وفاءً لوعد قطعه لوالده المحتضر، وأضاف لاحقاً الأدب والإسبانية، وحصل في النهاية على درجة الماجستير.
في عام 1909، نقل والد Hubble عائلته من Chicago إلى Shelbyville, Kentucky، حتى تتمكن العائلة من العيش في بلدة صغيرة، واستقرت في النهاية بالقرب منها في Louisville. توفي والده في فصل الشتاء من عام 1913، بينما كان Edwin لا يزال في England. في الصيف التالي، عاد Edwin إلى الوطن للعناية بأمه وأختيه وأخيه الأصغر، جنباً إلى جنب مع أخيه William. انتقلت العائلة مرة أخرى إلى Everett Avenue، في حي Highlands بـ Louisville، لاستيعاب Edwin و William.
كان Hubble أيضاً ابناً مخلصاً، الذي على الرغم من اهتمامه الشديد بعلم الفلك منذ الطفولة، استجاب لطلب والده دراسة القانون، أولاً في جامعة Chicago ولاحقاً في Oxford. خلال هذا الوقت، تابع أيضاً بعض دورات الرياضيات والعلوم. بعد وفاة والده في عام 1913، عاد Edwin إلى الغرب الأوسط من Oxford لكنه لم يكن لديه الدافع لممارسة المحاماة. بدلاً من ذلك، شرع في تدريس الإسبانية والفيزياء والرياضيات في New Albany High School في New Albany, Indiana، حيث قام أيضاً بتدريب فريق كرة السلة للأولاد. بعد عام من التدريس في المدرسة الثانوية، التحق بمدرسة الدراسات العليا بمساعدة أحد أساتذته السابقين من جامعة Chicago لدراسة علم الفلك في Yerkes Observatory بالجامعة، حيث حصل على درجة الدكتوراه في عام 1917. كان عنوان أطروحته "الدراسات الفوتوغرافية للسدم الضعيفة". في Yerkes، كان لديه الوصول إلى أحد أقوى التلسكوبات في العالم في ذلك الوقت، والذي كان به عاكس مبتكر بحجم 24 بوصة 61 سم.
الدراسات العليا
بعد أن أعلنت الولايات المتحدة الحرب على Germany في عام 1917، أسرع Hubble في إكمال أطروحة الدكتوراه الخاصة به حتى يتمكن من الانضمام إلى الجيش. تطوع Hubble للجيش الأمريكي وتم تعيينه في الفرقة 86 المشكلة حديثاً، حيث خدم في البطالية الثانية، الفوج الثالث والأربعين للمشاة. ارتقى إلى رتبة رائد، وتم اعتباره مناسباً للخدمة في الخارج في 9 يوليو 1918، لكن الفرقة 86 لم تشهد أي قتال. بعد نهاية الحرب العالمية الأولى، قضى Hubble عاماً في جامعة Cambridge، حيث جدد دراساته في علم الفلك.
المهنة
في عام 1919، تم عرض منصب موظف على Hubble من قبل مرصد Mount Wilson التابع لمؤسسة Carnegie Institution for Science بالقرب من Pasadena, California، من قبل George Ellery Hale، مؤسس المرصد ومديره. ظل Hubble في الموظفين بـ Mount Wilson حتى وفاته في عام 1953. قبل وفاته بقليل، أصبح Hubble أول فلكي يستخدم عاكس Hale Telescope العملاق المكتمل حديثاً بحجم 200 بوصة 5.1 م في Palomar Observatory بالقرب من San Diego, California.
عمل Hubble أيضاً كمدني للجيش الأمريكي في Aberdeen Proving Ground في Maryland خلال الحرب العالمية الثانية كرئيس فرع الباليستيكا الخارجية في مختبر أبحاث الباليستيكا الذي قاد فيه حجم كبير من الأبحاث في الباليستيكا الخارجية مما زاد من القوة النارية الفعالة للقنابل والقذائف. تم تسهيل عمله من خلال تطويره الشخصي لعدة عناصر من المعدات للأجهزة المستخدمة في الباليستيكا الخارجية، وأبرز تطور هو كاميرا الساعة عالية السرعة، التي جعلت من الممكن دراسة خصائص القنابل والقذائف منخفضة السرعة أثناء الطيران. تم الاعتراف بنتائج دراساته بأنها حسنت بشكل كبير تصميم وأداء والفعالية العسكرية للقنابل والصواريخ. تلقى جائزة Legion of Merit عن عمله هناك.
الاكتشافات
الكون يتجاوز مجرة درب التبانة
تزامن وصول Edwin Hubble إلى مرصد Mount Wilson في California في عام 1919 تقريباً مع اكتمال تلسكوب Hooker بحجم 100 بوصة 2.5 م، الأكبر في العالم في ذلك الوقت. في ذلك الوقت، كان الرأي السائد عن الكون هو أن الكون يتكون بالكامل من مجرة درب التبانة. باستخدام تلسكوب Hooker في Mt. Wilson، حدد Hubble متغيرات Cepheid وهي نوع من النجوم يُستخدم كوسيلة لتحديد المسافة من المجرة - انظر أيضاً الشمعة القياسية في عدة سدم حلزونية، بما فيها سديم Andromeda و Triangulum. أثبتت ملاحظاته، التي تمت في عام 1924، بشكل قاطع أن هذه السدم كانت بعيدة جداً لتكون جزءاً من درب التبانة وكانت، في الواقع، مجرات كاملة خارج مجرتنا، وهو ما اشتبه فيه الباحثون في أقل تقدير منذ عام 1755 عندما ظهرت "General History of Nature and Theory of the Heavens" لـ Immanuel Kant. تم معارضة هذه الفكرة من قبل الكثيرين في النقابة الفلكية في ذلك الوقت، لا سيما من قبل Harlow Shapley بـ Harvard University. على الرغم من المعارضة، كان لدى Hubble، عالماً يبلغ من العمر خمسة وثلاثين سنة، نتائجه منشورة أولاً في The New York Times في 23 نوفمبر 1924، ثم قدمها للفلكيين الآخرين في اجتماع جمعية American Astronomical Society في 1 يناير 1925. لم يتم نشر نتائج Hubble لـ Andromeda رسمياً في مجلة علمية خاضعة للمراجعة بواسطة النظراء حتى عام 1929.
غيرت نتائج Hubble بشكل أساسي الرأي العلمي عن الكون. يؤكد الأنصار أن اكتشاف Hubble للسدم خارج مجرتنا ساعد في تمهيد الطريق للفلكيين في المستقبل. على الرغم من أن بعض زملائه الأكثر شهرة سخروا ببساطة من نتائجه، انتهى Hubble بنشر نتائجه حول السدم. اكتسبت هذه الأعمال المنشورة جائزة بعنوان جائزة American Association وخمسمائة دولار من Burton E. Livingston من لجنة الجوائز.
ابتكر Hubble أيضاً النظام الأكثر استخداماً لتصنيف المجرات، محتفظاً بها وفقاً لمظهرها في الصور الفوتوغرافية. رتب المجموعات المختلفة من المجرات فيما أصبح يُعرف باسم تسلسل Hubble.
الانزياح الأحمر يزداد مع المسافة
شرع Hubble في تقدير المسافات إلى 24 سديماً خارج المجرة، باستخدام مجموعة متنوعة من الطرق. في عام 1929 فحص Hubble العلاقة بين هذه المسافات وسرعاتها الشعاعية كما تحددها انزياحاتها الأحمر. المسافات المقدرة من قبله معروفة الآن أنها صغيرة جداً، بعامل يبلغ حوالي 7. كان هذا بسبب عوامل مثل حقيقة أن هناك نوعين من متغيرات Cepheid أو الخلط بين غيوم الغاز الساطعة مع النجوم الساطعة. ومع ذلك، كانت مسافاته أكثر أو أقل متناسبة مع المسافات الحقيقية، وبجمع مسافاته مع قياسات انزياح المجرات من قبل Vesto Slipher، وبمساعده Milton L. Humason، وجد علاقة تقريباً خطية بين مسافات المجرات وسرعاتها الشعاعية المصححة للحركة الشمسية، وهو اكتشاف أصبح لاحقاً معروفاً باسم قانون Hubble.
هذا يعني أنه كلما زادت المسافة بين أي مجرتين، زادت سرعة الانفصال النسبية بينهما. إذا تم تفسيره بهذه الطريقة، فإن قياسات Hubble على 46 مجرة تؤدي إلى قيمة ثابت Hubble قدره 500 كم/ث/Mpc، وهو أعلى بكثير من القيم المقبولة حالياً البالغة 74 كم/ث/Mpc بطريقة سلم المسافات الكونية أو 68 كم/ث/Mpc طريقة CMB بسبب الأخطاء في معايرات المسافات الخاصة بهم.
ومع ذلك، ظل السبب وراء الانزياح الأحمر غير واضح. تنبأ Georges Lemaître، كاهن وفيزيائي بلجيكي كاثوليكي، على أسس نظرية بناءً على معادلات Einstein للنسبية العامة بعلاقة الانزياح الأحمر والمسافة، ونشر دعماً رصدياً لها، قبل سنتين من اكتشاف قانون Hubble. ومع ذلك، فشل العديد من الكونيين والفلكيين بما فيهم Hubble نفسه في الاعتراف بعمل Lemaître؛ ظل Hubble مرتاباً من تفسير Lemaître طوال حياته. على الرغم من استخدامه لمصطلح "السرعات" في ورقته و "السرعات الشعاعية الظاهرة" في المقدمة، عبّر لاحقاً عن شك حول تفسير هذه باعتبارها سرعات حقيقية. في عام 1931 كتب رسالة إلى عالم الكون الهولندي Willem de Sitter يعبر فيها عن رأيه حول التفسير النظري لعلاقة الانزياح الأحمر والمسافة:
السيد Humason وأنا كلاهما يشعران بامتنان عميق لتقديرك اللطيف للأوراق حول سرعات ومسافات السدم. نستخدم مصطلح "الظاهرة" السرعات لتأكيد الميزات التجريبية للارتباط. يشعر بأن التفسير يجب أن يُترك لك ولعدد قليل جداً من الآخرين الأكفاء لمناقشة الموضوع بسلطة.
اليوم، تُعتبر "السرعات الظاهرة" المعنية عادة أنها زيادة في المسافة الصحيحة التي تحدث بسبب تمدد الكون. سيختبر الضوء الذي ينتقل عبر مقياس يتمدد انزياح Hubble من النوع، وهي آلية مختلفة نوعاً ما عن تأثير Doppler على الرغم من أن الآليتين تصبحان وصفات معادلة مرتبطة بتحول إحداثيات للمجرات القريبة.
في الثلاثينيات، كان Hubble متورطاً في تحديد توزيع المجرات والانحناء المكاني. بدت هذه البيانات تشير إلى أن الكون كان مسطحاً ومتجانساً، لكن كان هناك انحراف عن التسطح عند الانزياحات الحمراء الكبيرة. وفقاً لـ Allan Sandage،
كان Hubble يعتقد أن بيانات العد الخاصة به أعطت نتيجة أكثر معقولية فيما يتعلق بالانحناء المكاني إذا تم إجراء تصحيح الانزياح الأحمر بافتراض عدم وجود انحسار. حتى نهاية كتاباته، حافظ على هذا الموقف، مفضلاً (أو في أقل الأ
.jpg)
