生日快乐,埃德温哈勃

2018年11月20日

“有五种感官,曼探索了他周围的宇宙,并将冒险称为'科学'。”- 埃德温哈勃

想象一下,整个宇宙是否仅由银河系组成。大多数科学家认为天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)发现其他星系是这种情况。被认为是外层天文学的创始人,哈勃是领先的20Th- 观测宇宙学中的世纪数字,并提供了宇宙以恒定速度扩展的证据。

埃德温·哈勃:运动员和学者

埃德温·哈勃(Edwin Hubble)于1889年11月20日出生于密苏里州的马什菲尔德(Marshfield)。他凭借运动能力和学术能力,在高中打破了篮球记录,并获得了芝加哥大学的奖学金,并获得了1910年的数学和天文学学位。His prowess in basketball and boxing earned him a Rhodes Scholarship to The Queen’s College, Oxford. Although he was still interested in studying science, he followed his father’s request to pursue a legal degree.

埃德温哈勃的照片。
埃德温哈勃。Johan Hagemeyer的图片亨廷顿在美国的公共领域Wikimedia Commons

毕业后,哈勃在肯塔基州短暂担任律师,但最终在印第安纳州的一所高中担任教学职位,并执教了篮球。该任期于1914年5月结束后,他决定恢复自己喜欢的主题:天文学。未来的观察天文学家再次进入芝加哥大学,这次是一名研究生,在那里他可以在威斯康星州的Yerkes天文台使用强大的反射器望远镜。哈勃开始看着前所未有的星星……

当星星(最终)对齐

明星似乎在埃德温·哈勃(Edwin Hubble)接近毕业生的结尾处,而天文学家乔治·埃莱里·黑尔(George Ellery Hale)来自威尔逊山天文台,为他提供了一份工作。天文台的100英寸妓女望远镜是当时世界上最强大的望远镜,几乎完成了建筑,就像阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)的一般相对论理论正在开辟有关宇宙的新概念。似乎本来是:哈勃准备开始他一直想要的职业,与最先进的望远镜一起工作,并在关于时空的想法发生变化的时候研究星云。不幸的是,1917年的同年,美国宣布对德国进行战争,并进入了第一次世界大战。

哈勃完成了他的考试和博士学位论文,并参与了军队,向黑尔(Hale)电报。在法国服役并升至少校后,哈勃(Hubble)于1919年回家,发现黑尔(Hale)在威尔逊山天文台(Mount Wilson Persvoration)公开赛中保持了他的位置。他捡起了他离开的地方,并认真地开始了研究。哈勃在威尔逊山天文台工作了余下的时间,除了在第二次世界大战中再次在军队服役时,他的学业又一次中断。

伟大的辩论:解锁仙女座“星云”的秘密

在获得博士学位的过程中,埃德温·哈勃(Edwin Hubble)研究了“螺旋星云”,微弱的螺旋形光线。在这段时间里,哈勃与哈洛·沙普利(Harlow Shapley)越过路径,后者坚持认为银河系是存在的唯一星系,并且螺旋状的星云被包含在其中。

莎普利(Shapley)的职业生涯都试图使用这些明星簇来衡量银河系的大小。另一位天文学家希伯·柯蒂斯(Heber Curtis)在被称为“伟大的辩论”或“沙普利·库尔蒂(Shapley-Curtis)辩论”中挑战了这一想法。柯蒂斯(Curtis)专注于沙普利(Shapley)坚持认为是我们银河系内的螺旋星云,他认为仙女座与银河系相似,其中不包含在其中。

哈勃是最终解决这场辩论的人。他使用了该论点两面的科学贡献,并添加了自己的证据,证明螺旋状的星云(例如仙女座)是银河系以外的独立星系。在1923年,哈勃观察到了组成仙女座的M31“ Nebula”中的Cepheid变量,一种可变恒星。由于美国天文学家Henrietta Leavitt发现了如何计算与Cepheids的距离,因此Hubble能够根据这些可变恒星来使用波动,以最终确定V1 Cepheid比最初的想法更远:估计的900,000光距年。这远远超出了银河系的边界,当时的大约30万光年。这种天文距离导致哈勃得出的结论是,仙女座必须是与银河系不同的星系。

Edwin Hubble研究的V1 Cepheid变量的图像。
V1 Cepheid变量帮助Edwin Hubble测量了银河系和仙女座星系之间的距离。NASA,ESA和Hubble Heritage团队以及在公共领域的图像NASA

尽管我们的银河系与仙女座星系之间的估计距离甚至更大,但在248万光年中,哈勃的发现足够接近,可以展现我们对宇宙中的地位的看法。在随后的几年中,哈勃研究了其他星云并进行了类似的观察。到本十年末,他设法提供了足够的证据来说服天文学家,我们的银河是数百万人之一。

在扩展的宇宙中对星系进行分类

在发现多达46个星系后,埃德温·哈勃将它们分类为椭圆形,螺旋和桶形螺旋。他将此分类方案安排在称为哈勃序列的调谐叉模式中。

图像显示了被称为哈勃序列的星系分类。
哈勃序列,星系的分类方案。NASA和公共领域的图像,通过Wikimedia Commons

在研究,测量和分类星系的过程中,哈勃做出了另一个重要的发现。在威尔逊山天文台天文学家米尔顿·哈马森(Milton Humason)的帮助多普勒效应。如果他对这些光谱变化的解释是正确的,则表明许多星系正在远离地球。此外,它们的速度似乎在与我们的星球距离的距离相关的速度上增加了 - 它们越远,它们退后的速度就越快。

这一观察结果成为哈勃定律,导致科学家确定宇宙正在扩大。几年前,爱因斯坦(Einstein)计算了这种可能性,但改变了他的计算,以与当时的科学思维保持一致。哈勃的观察结果表明,爱因斯坦对扩大宇宙的预测是正确的。扩展宇宙的想法为现代宇宙学和大爆炸理论铺平了道路,以及一些争议:哈勃常数,用于描述宇宙扩展率的变量取决于测量扩展的方法。这种不一致的原因是现代宇宙学和天文学中辩论的一个持续的谜团和主题。

埃德温哈勃的持久遗产

埃德温·哈勃(Edwin Hubble)在加利福尼亚州帕洛玛天文台设计和建造Hale望远镜方面发挥了重要作用。直到1970年代,Hale望远镜的望远镜是200英寸和四倍的功能,就像妓女望远镜一样强大。

用comsol建模的哈勃太空望远镜的射线追踪分析的图像。
射线跟踪哈勃太空望远镜的模型

1990年,Hubble太空望远镜(HST)推出了Hubble的开始。除了令人惊叹的照片外,HST还帮助科学家发现了宇宙的膨胀速率正在加速,这种加速度背后的力量是暗能量。

为了庆祝他的许多成就和通过HST的遗产,让我们祝埃德温·哈勃(Edwin Hubble)生日快乐!

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