Edwin Hubble

Astronominin tarihi, geri çekilən ufukların tarihistir.

Edwin Powell Hubble Amerikalı bir gökbilimciydi. Ekstragalaktik gökbilim ve gözlemsel kozmoloji alanlarının kurulmasında çok önemli bir rol oynadı.

Hubble, daha önce toz ve gaz bulutları olduğu sanılan ve "nebula" olarak sınıflandırılan birçok nesnenin aslında Samanyolu'nun ötesindeki galaksiler olduğunu kanıtladı. Henrietta Swan Leavitt tarafından 1908'de keşfedilen klasik Cepheid değişkeninin parlaklığı ile darbe periyodu arasındaki güçlü doğrudan ilişkiyi gökada ve ekstragalaktik mesafeleri ölçmek için kullandı.

Hubble, bir gökadanın geri çekilme hızının Dünya'ya olan uzaklığı arttıkça arttığına dair kanıt sağladı; bu özellik şimdi "Hubble Kanunu" olarak bilinmektedir. Ancak, bu fikir iki yıl öncesinden Georges Lemaître tarafından hem önerilmiş hem de gözlemsel olarak gösterilmiştir. Hubble-Lemaître kanunu evrenin genişlediğini göstermektedir. Bir on yıl önce, Amerikalı gökbilimci Vesto Slipher, bu nebulalardan gelen ışığın güçlü bir şekilde kızıla kaydırıldığına ilişkin ilk kanıtları sağlamıştı; bu, yüksek geri çekilme hızlarının göstergesidir.

Hubble'ın adı en çok onun adına verilen Hubble Uzay Teleskobu ile tanınmakta; bu teleskobun bir modeli de onun doğum yeri olan Marshfield, Missouri'de göze çarpan biçimde sergilenmektedir.

Erken dönem ve eğitim

Edwin Hubble, Marshfield, Missouri'de Virginia Lee Hubble (kızlık adı James, 1864–1934) ve sigorta yöneticisi John Powell Hubble'ın oğlu olarak doğdu ve 1900'de Wheaton, Illinois'e taşındı. Gençlik yıllarında, entelektüel yeteneklerinden ziyade atletik yetenekleri ile tanınırdı; ancak yazım hariç her konuda iyi notlar aldı. Edwin yetenekli bir atlet idi; hem lise hem de üniversite'de beyzbol, futbol ve koşu ile uğraşmıştır. Basketbol sahasında merkez oyuncudan atış yapan bekçi pozisyonuna kadar çeşitli pozisyonlarda oynamıştır. Aslında, Hubble Chicago Üniversitesi'nin basketbol takımını 1907'de ilk konferans şampiyonluğuna götürmüştür. 1906'da tek bir lise atletizm müsabakasında yedi birinci yer ve bir üçüncü yer elde etmiştir.

Lisans eğitimi

Hubble'ın Chicago Üniversitesi'ndeki eğitimi hukuk alanında yoğunlaşmış olup, 1910'ya kadar fen bilimleri lisans derecesini elde etmiştir. Hubble ayrıca Kappa Sigma Kardeşliği üyesi olmuştur. Lisans derecesini aldıktan sonra, üniversitenin ilk Rhodes Bursiyerlerinden biri olarak Queen's College, Oxford'da üç yıl geçirmiş; ölüm döşeğindeki babasına verdiği söz nedeniyle başlangıçta hukuk felsefesi yerine bilim okumuş ve daha sonra edebiyat ve İspanyolca eklemiş, sonunda yüksek lisans derecesini elde etmiştir.

1909'da Hubble'ın babası ailesini Chicago'dan Shelbyville, Kentucky'ye taşıdı; aile küçük bir kasabada yaşamak istiyordu ve sonunda yakındaki Louisville'ye yerleşti. Babası 1913'ün kışında, Edwin henüz İngiltere'de iken öldü. Ertesi yaz, Edwin annesine, iki kız kardeşine ve küçük erkek kardeşine, ayrıca erkek kardeşi William'a bakım yapmak için eve döndü. Aile, Edwin ve William'ı barındırmak için Louisville'nin Highlands mahallesinde Everett Avenue'ya bir kez daha taşındı.

Hubble ayrıca itaatkar bir oğuldu; çocukluk döneminden beri astronomi konusundaki yoğun ilgisine rağmen, babasının hukuk okuması talebine uymuştu; önce Chicago Üniversitesi'nde daha sonra Oxford'da. Bu dönemde, bazı matematik ve fen dersleri de almıştır. Babası 1913'te öldükten sonra, Edwin Oxford'dan Ortabatı'ya döndü ancak hukuk uygulamak için motivasyon yoktu. Bunun yerine, New Albany, Indiana'daki New Albany Lisesi'nde İspanyolca, fizik ve matematik öğretmeyi başladı ve orada erkek öğrencilerin basketbol takımına antrenörlük yaptı. Bir yıl lise öğretiminden sonra, Chicago Üniversitesi'ndeki eski profesörünün yardımıyla lisansüstü okula gitti ve üniversitenin Yerkes Gözlemevi'nde astronomi okudu; 1917'de doktorasını aldı. Tezi "Faint Nebulae'nin Fotoğrafik İncelemeleri" başlığını taşıyıyordu. Yerkes'te, o zaman dünyadaki en güçlü teleskoplardan birine erişimi vardı; bu teleskobun yenilikçi 24 inç 61 cm yansıtıcısı vardı.

Doktora eğitimi

Amerika Birleşik Devletleri 1917'de Almanya'ya savaş ilan ettikten sonra, Hubble askerliğe katılabilmek için doktora tezini aceleyle tamamlamaya koyuldu. Hubble Amerika Birleşik Devletleri Ordusu'na gönüllü oldu ve yeni kurulan 86. Tümen'e atandı; orada 2. Tabur, 343. Piyade Alayı'nda görev yaptı. Binbaşı rütbesine yükseldi ve 9 Temmuz 1918'de yurt dışı görevine uygun bulundu; ancak 86. Tümen hiçbir zaman savaşa katılmadı. Birinci Dünya Savaşı'ndan sonra, Hubble Cambridge Üniversitesi'nde bir yıl geçirdi; burada astronomi çalışmalarını yeniledi.

Kariyer

1919'da, Hubble, gözlemevinin kurucusu ve müdürü George Ellery Hale tarafından Carnegie Fen Bilimleri Enstitüsü'nün Pasadena, California'daki Mount Wilson Gözlemevi'nde bir personel pozisyonu teklif edildi. Hubble, 1953'te ölümüne kadar Mount Wilson'da personel olarak çalışmaya devam etti. Ölümünden kısa süre önce, Hubble, San Diego, California'da yakındaki Palomar Gözlemevi'nde yeni tamamlanan devasa 200 inç 5.1 m yansıtıcı Hale Teleskobunu kullanan ilk gökbilimci oldu.

Hubble ayrıca İkinci Dünya Savaşı sırasında Maryland'deki Aberdeen Deney Sahasında ABD Ordusu için sivil olarak çalıştı; Balistik Araştırma Laboratuvarı'nın Harici Balistik Şubesi'nin Başkanı olarak görev yaptığı dönemde, dış balistik alanında büyük hacimlerde araştırmayı yönetti; bu da bombaların ve mermilerin etkili ateş gücünü arttırdı. Çalışması, dış balistik için kullanılan enstrümantasyon amaçlı çeşitli ekipmanları şahsen geliştirmesi tarafından kolaylaştırıldı; en önemli geliştirme, yüksek hızlı saat kamerası olup, bu cihaz uçuşta bombaların ve düşük hızlı mermilerin özelliklerinin incelenmesini mümkün kıldı. Çalışmalarının sonuçları, bombaların ve roketlerin tasarımını, performansını ve askeri etkinliğini büyük ölçüde iyileştirmekle kredilendi. Bu çalışması için Liyakat Nişanı ödülünü aldı.

Keşifler

Evren Samanyolu gökadası'nın ötesine uzanır

Edwin Hubble'ın 1919'da Mount Wilson Gözlemevi, California'ya gelişi, kabaca o zamanlar dünyanın en büyüğü olan 100 inç 2.5 m Hooker Teleskobunun tamamlanması ile örtüşmektedir. O zaman, evren hakkındaki yaygın görüş, evreni tamamen Samanyolu Gökadası'ndan oluştuğu şeklindeydi. Mt. Wilson'daki Hooker Teleskobunu kullanarak, Hubble, Andromeda Nebula ve Triangulum dahil olmak üzere çeşitli spiral nebulalarda Cepheid değişkenleri (gökadadan uzaklığı belirlemek için kullanılan bir tür yıldız; standart mum'a da bakınız) tanımladı. 1924'te yapılan gözlemleri, bu nebulalarının Samanyolu'nun parçası olmak için çok uzak olduğunu ve aslında kendi dışında tam birer galaksi olduğunu kesin olarak kanıtladı; bu fikir, en azından Immanuel Kant'ın "Doğanın Genel Tarihi ve Göklerin Teorisi" ortaya çıktığında 1755'te araştırmacılar tarafından şüphelenmiştir. Bu fikir, özellikle Harvard Üniversitesi'nde çalışan Harlow Shapley tarafından olmak üzere, o zamanın gökbilim kuruluşu içinde birçok kişi tarafından karşı çıkılmıştır. Muhalefete rağmen, Hubble, o zamanlar otuz beş yaşında bir bilimci, bulgularını ilk olarak 23 Kasım 1924'te The New York Times'ta yayımlanmış; sonra bunları 1 Ocak 1925 tarihindeki Amerikan Gökbilim Derneği toplantısında diğer gökbilimcilere sundu. Hubble'ın Andromeda için elde ettiği sonuçlar, 1929'a kadar eşler tarafından gözden geçirilmiş bilimsel bir dergide resmi olarak yayımlanmadı.

Hubble'ın bulguları, evren hakkındaki bilimsel görüşü temelden değiştirdi. Destekçiler, Hubble'ın gökadamız dışındaki nebulalar keşfinin gelecekteki gökbilimcilerin yolunu açmaya yardımcı olduğunu savunuyorlar. Bazı ünlü meslektaşları basitçe sonuçlarını küçümsese de, Hubble sonunda nebulalar hakkındaki bulgularını yayımladı. Bu yayımlanmış çalışma ona, Burton E. Livingston'dan Ödüller Komitesi'nden gelen Amerikan Derneği Ödülü ve beş yüz dolar kazandırdı.

Hubble ayrıca, gökadaları fotoğrafik görüntülerdeki görünüşlerine göre gruplandıran galaksileri sınıflandırmanın en yaygın olarak kullanılan sistemini tasarladı. Farklı galaksi gruplarını Hubble dizisi olarak bilinen yapıda düzenledi.

Kızıla kayma mesafe ile artar

Hubble devam ederek, çeşitli yöntemler kullanarak 24 ekstragalaktik nebulaya olan mesafeleri tahmin etti. 1929'da Hubble, bu mesafeler ile kızıla kaymalarından belirlenen radyal hızları arasındaki ilişkiyi inceledi. Tahmini mesafeleri, yaklaşık 7'ye kadar bir faktör ile çok küçük olduğu bilinmektedir. Bu, Cepheid değişkenlerinin iki tür olması veya parlak gaz bulutlarının parlak yıldızlarla karıştırılması gibi faktörlerden kaynaklanmıştır. Bununla birlikte, mesafeleri gerçek mesafelere az çok orantılı idi ve mesafelerini Vesto Slipher tarafından ve yardımcısı Milton L. Humason tarafından yapılan gökadaların kızıla kaymalarının ölçümleri ile birleştirerek, güneş hareketine göre düzeltilmiş gökadaların mesafeleri ile radyal hızları arasında kabaca doğrusal bir ilişki buldu; bu keşif daha sonra Hubble Kanunu olarak bilinecekti.

Bu, herhangi iki gökada arasındaki mesafe ne kadar büyükse, onların göreceli ayrılma hızı da o kadar büyük anlamına geliyordu. Bu şekilde yorumlanırsa, Hubble'ın 46 gökadaya ilişkin ölçümleri, Hubble sabitinin 500 km/s/Mpc değerini ortaya koymakta; bu, mesafe kalibrasyon hatalarından dolayı, şu anda kabul edilen 74 km/s/Mpc kosmik uzaklık merdiveni yöntemi veya 68 km/s/Mpc CMB yöntemi değerinden çok daha yüksektir.

Yine de kızıla kaymaya ilişkin sebep belirsiz kaldı. Belçikalı bir Katolik papaz ve fizikçi olan Georges Lemaître, Einstein'ın genel görelilik denklemleri temelinde teorik olarak kızıla kayma-mesafe ilişkisini öngördü ve bunun için gözlemsel desteği yayımladı; Hubble Kanunu'nun keşfinden iki yıl öncesinde. Ancak, Hubble dahil birçok kozmolog ve gökbilimci Lemaître'nin çalışmasını tanımadı; Hubble, tüm yaşamı boyunca Lemaître'nin yorumuna şüpheyle yaklaştı. Makalesinde "hızlar" ve girişte "görünür radyal hızlar" terimini kullanmasına rağmen, daha sonra bunları gerçek hızlar olarak yorumlandığından şüphe ifade etti. 1931'de Hollandaalı kozmolog Willem de Sitter'e kızıla kayma-mesafe ilişkisinin teorik yorumlandırması hakkında görüşünü ifade eden bir mektup yazdı:

Bay Humason ve ben, nebulalara ilişkin hızlar ve mesafeler hakkındaki makaleleriniz hakkında göstermiş olduğunuz zarif takdir için çok müteşekkiriz. 'Görünür' hızlar terimini, korelasyonun ampirik özelliklerini vurgulamak için kullanırız. Yorumlandırması, konuyu yetkinlikle tartışabilecek çok az sayıdaki sizin ve diğer kişilerin sorumluluğunda kalması gerektiğini düşünüyoruz.

Bugün, söz konusu "görünür hızlar", genellikle evreni genişlemesi nedeniyle meydana gelen uygun mesafe artışı olarak düşünülür. Genişleyen bir metrik içinden geçen ışık, Doppler etkisinden biraz farklı bir mekanizma olan Hubble tipi bir kızıla kayma deneyecek; ancak iki mekanizm da yakın galaksiler için bir koordinat dönüşümü ile ilişkili denk açıklamalar haline gelir.

1930'larda, Hubble gökadaların dağılımı ve uzaysal eğriliğinin belirlenmesinde yer almış. Bu veriler, evrenin düz ve homojen olduğunu gösteriyordu; ancak büyük kızıla kaymalarında düzlükten bir sapma vardı. Allan Sandage'a göre,

Hubble, sayım verilerinin, kızıla kayma düzeltmesi yapılmaksızın yapılsa, uzaysal eğrilik hakkında daha makul bir sonuç verdiğine inanıyordu. Yazılarının sonuna kadar, bu pozisyonu koruyarak, hiçbir gerçek genişlemenin olmadığı modeli tercih ederek (ya da en azından açık bırakan), kızıla kaymayı "doğanın daha önce tanınmamış bir ilkesini" temsil ettiğini müteakip etti.

Hubble'ın anket tekniğinde, büyük kızıla kaymalarında düzlükten bir sapma gösteren yöntemsel sorunlar vardı. Özellikle, teknik gökada evriminden dolayı gökadaların parlaklığındaki değişiklikleri hesaba katmamıştır. Daha öncesinde, 1917'de, Albert Einstein, yeni geliştirmiş olduğu genel görelilik teorisinin, evreni ya genişlemek ya da daralma durumunda olması gerektiğini gösterdiğini bulmuştu. Kendi denklemlerinin kendisine söylediklerine inanması gücü olmayan Einstein, bu "sorunu" çözmek için denklemlere kozmolojik sabit (bir "hile faktörü") ekledi. Einstein, Hubble'ın kızıla kaymalarından haberdar olduğunda, genel görelilik tarafından öngörülen genişlemenin gerçek olması gerektiğini derhal anladı ve hayatının ilerleyen dönemlerinde, denklemlerini değiştirmesinin "yaşamının en büyük hatası" olduğunu söyledi. Gerçekte, Einstein görünüşe göre bir kez Hubble'ı ziyaret etmiş ve evreni genişlediği konusunda onu ikna etmeye çalışmıştır.

Hubble ayrıca 30 Ağustos 1935'te 1373 Cincinnati asteroitini keşfetti. 1936'da "Kozmolojiye Gözlemsel Yaklaşım" ve "Nebulalar Dünyası"nı yazdı; bu eserler ekstragalaktik gökbilime ilişkin yaklaşımlarını ve konunun tarihindeki görüşlerini açıklamıştır.

Aralık 1941'de, Hubble, Mt. Wilson teleskobunun altı yıllık araştırmasının sonuçlarını Amerikan İlerleme Derneği'ne bildirmiştir