Эдвин Хаббл

Астрономы спорили, составляет ли Млечный Путь всю Вселенную. Эдвин Хаббл разрешил спор, найдя в спиральных туманностях звёзды, которые не могли принадлежать нашей Галактике. После этого Вселенная внезапно стала в разы больше, а у неё появилась история — расширение.

Хаббл родился 20 ноября 1889 года в Маршфилде, штат Миссури, в семье страхового управляющего Джона Пауэлла Хаббла и Вирджинии Лии Джеймс. В 1900 году семья переехала в Уитон, штат Иллинойс.

От прыжков в высоту к туманностям

В школе Хаббл был известнее атлетическими успехами, чем интеллектуальными. Он семь раз занимал первое место и один раз третье (в 1906 году) в школьных соревнованиях по лёгкой атлетике, а в 1906 году установил рекорд по прыжкам в высоту среди старшеклассников штата Иллинойс. Увлекался рыбной ловлей нахлыстом и любительским боксом.

В Чикагском университете он сосредоточился на математике, астрономии и философии и в 1910 году получил степень бакалавра. Затем был принят в Королевский колледж Оксфордского университета, где проучился три года, став одним из первых обладателей стипендии Родса. Своему умирающему отцу он обещал изучать науки, но в колледже сначала изучал юриспруденцию, а потом литературу и испанский язык, что дало ему степень магистра. Приобретённые британские манеры и стиль одежды остались с ним на всю жизнь и иногда раздражали американских коллег.

Отец умер зимой 1913 года, когда Эдвин был ещё в Англии. Летом 1913 года он вернулся домой, чтобы заботиться о матери, двух сёстрах и младшем брате. Преподавал испанский язык, физику и математику в старшей школе города Нью-Олбани штата Индиана, тренировал волейбольную команду мальчиков. Ранние биографы отмечали, что он успешно проходил экзаменовку по юриспруденции и немного практиковал в Луисвилле, но нет свидетельств, что он хоть раз вёл судебное дело.

Через год преподавания Хаббл вернулся к астрономии в Йеркской обсерватории при Чикагском университете, где в 1917 году получил докторскую степень. Диссертацию он озаглавил «Фотографические исследования слабых (далёких) туманностей». В годы Первой мировой войны служил в армии США на Абердинском испытательном полигоне, был награждён орденом «Легион Почёта» и дослужился до майора.

Телескоп Хукера и конец спора о Вселенной

В 1919 году Джордж Эллери Хейл предложил Хабблу гражданскую должность неподалёку от Пасадины, в обсерватории Маунт-Вилсон, где тот и проработал до самой смерти. Прибытие Хаббла совпало с завершением 100-дюймового телескопа Хукера — на ту пору самого крупного в мире.

Тогда считалось, что Вселенная целиком состоит из одной галактики — Млечного Пути. Используя телескоп Хукера, Хаббл идентифицировал цефеиды — класс пульсирующих переменных звёзд — в нескольких спиральных туманностях, включая Туманность Андромеды и созвездие Треугольник. Наблюдения 1922—1923 годов показали, что эти туманности слишком далеки, чтобы быть частью Млечного Пути, и являются отдельными галактиками. Идею оспаривали многие, в частности Харлоу Шепли, но 1 января 1925 года 35-летний Хаббл представил открытия на собрании Американского астрономического сообщества. Эти данные изменили научное видение Вселенной.

Тогда же Хаббл продумал морфологическую систему классификации галактик, сгруппировав их по изображениям на фотоснимках. Расположение групп в последовательность известно как последовательность Хаббла.

Красное смещение и постоянная, которую пришлось пересчитать

Соединив собственные измерения расстояний до галактик, основанные на соотношении период — светимость для цефеид, полученном Генриеттой Суон Ливитт, с измерениями красного смещения Весто Слайфера и Милтона Хьюмасона, Хаббл обнаружил прямую зависимость между красным смещением объектов и расстоянием до них. Разброс значений был значительным, но Хаббл определил основную тенденцию 46 галактик и получил значение постоянной, равное 500 км/с/Мпк, — значительно выше принятого позже из-за ошибок калибровки расстояний.

В 1929 году он сформулировал эмпирический закон красного смещения для галактик, известный как закон Хаббла. Если интерпретировать красное смещение как меру скорости удаления, закон согласуется с решениями уравнений Эйнштейна для однородных изотропных расширяющихся пространств. Наблюдение стало наглядным подтверждением теории Большого Взрыва, предложенной Жоржем Леметром в 1927 году.

В 1931 году Хаббл написал письмо датскому космологу Виллему де Ситтеру, где объяснил, почему использует выражение «видимые» скорости: «Мы используем выражение „видимые“ скорости, чтобы подчеркнуть эмпирический характер их связи. Интерпретацию, как мы полагаем, следует предоставить Вам и тем очень немногим, кто компетентен обсуждать этот вопрос».

В 1930 году Хаббл участвовал в определении распределения галактик в пространстве и его искривлённости. Данные, казалось, свидетельствовали о том, что Вселенная плоская и гомогенная, но было заметное отклонение при большой величине красного смещения. Согласно Аллану Сэндиджу, Хаббл верил, что его расчётные данные дали более правдоподобные результаты об искривлённости пространства, если поправка красного смещения сделана с допущением об отсутствии затухания; до самого конца он придерживался этой позиции, приветствуя модель, где реального расширения не существует, а красное смещение «представляет собой пока ещё непознанные принципы мироздания». Методика Хаббла не учитывала изменения светимости галактик, связанные с их эволюцией.

Альберт Эйнштейн в 1917 году обнаружил, что его общая теория относительности указывает на расширение или сжатие Вселенной, и ввёл в уравнения космологическую постоянную, чтобы избежать этой «проблемы». Узнав про открытия Хаббла, он назвал изменения, внесённые в уравнения, «самой большой ошибкой в жизни».

Астероид, Нобелевский комитет и последние годы

30 августа 1935 года Хаббл открыл астероид № 1373, названный им «Цинциннати». Примерно в это же время он написал работы «Наблюдательский подход к космологии» и «Царство туманностей».

Большую часть последних лет карьеры Хаббл пытался сделать астрономию подразделом физики, чтобы астрономы, включая его самого, могли быть восприняты Нобелевским комитетом за вклад в астрофизику. Кампания при его жизни не увенчалась успехом. Вскоре после смерти Хаббла комитет решил, что работы в области астрономии попадают под критерии Нобелевских премий по физике, но премия не может присуждаться посмертно.

Незадолго до смерти Хаббла был закончен 200-дюймовый (около 5,1 метра) телескоп-рефлектор Хейла в Паломарской обсерватории, и Хаббл стал первым астрономом, который его использовал. В июле 1949 года, во время отпуска в штате Колорадо, у него случился сердечный приступ. После этого о нём заботилась жена Грейс Хаббл, и он продолжал работы по определённому расписанию и соблюдая предписанную диету.

Эдвин Хаббл умер от церебрального тромбофлебита 28 сентября 1953 года в городе Сан-Марино штата Калифорния. Он завещал не организовывать официальную церемонию похорон и похоронить его в никому не известном месте. Грейс, согласно завещанию, никому не поведала тайну его захоронения.

Что осталось после Хаббла

В 1964 году Международный астрономический союз присвоил имя «Хаббл» кратеру на видимой стороне Луны. 6 марта 2008 года Почтовая служба США выпустила марку стоимостью 41 цент, чествующую Эдвина Хаббла на странице «Американские учёные». В честь Хаббла названы астероид № 2069, открытый в 1955 году, и космический телескоп «Хаббл», выведенный на орбиту в 1990 году.

Среди наград Хаббла — медаль Барнарда (1935), Силлимановская лекция (1935), медаль Кэтрин Брюс (1938), медаль Франклина (1939), Золотая медаль Королевского астрономического общества (1940), орден «Легион Почёта» за выдающийся вклад в исследования баллистики (1946).

Вопросы, которые задают чаще всего

Правда ли, что Хаббл открыл расширение Вселенной?

Он обнаружил зависимость красного смещения галактик от расстояния до них и сформулировал её в 1929 году. Теоретическую интерпретацию расширения дали другие, а сам Хаббл до конца относился к ней осторожно.

Почему Хаббл не получил Нобелевскую премию?

При его жизни астрономия не попадала под критерии Нобелевских премий по физике. Вскоре после его смерти комитет это изменил, но премия не присуждается посмертно.

Что названо в честь Хаббла?

Астероид № 2069, открытый в 1955 году, кратер на Луне, получивший имя в 1964 году, и космический телескоп «Хаббл», выведенный на орбиту в 1990 году.