Edwin Hubble, vollständig Edwin Powell Hubble (* 20. November 1889 in Marshfield, Missouri, USA; * 28. September 1953 in San Marino, Kalifornien), US-amerikanischer Astronom, der eine entscheidende Rolle beim Aufbau des Gebiets der extragalaktischen Astronomie spielte und ist allgemein als der führende Beobachtungskosmologe des 20. Jahrhunderts angesehen.
Galaxie: Hubbles Entdeckung extragalaktischer Objekte
In den frühen 1920er Jahren entdeckte Hubble 15 Sterne in dem kleinen, unregelmäßigen wolkenartigen Objekt NGC 6822, dessen Leuchtkraft sich unterschied, und er vermutete
Hubble war der Sohn von John Powell Hubble, einem Geschäftsmann, der in der Versicherungsbranche tätig war. Seine Mutter, die frühere Virginia Lee James, war eine Hausfrau, die den Haushalt während Johns häufiger geschäftlicher Abwesenheit allein führte. Die Hubbles hatten acht Kinder.
1906 erhielt Hubble ein Stipendium an der University of Chicago, wo er ein Jahr lang als studentischer Laborassistent für den Physiker Robert Millikan, einen zukünftigen Nobelpreisträger, tätig war. Hubble schloss sein Studium 1910 ab und wurde als Rhodes Scholar aus Illinois ausgewählt. Er verbrachte drei Jahre an der Universität von Oxford und erhielt einen BA in Rechtswissenschaft, ein Fach, das er auf Drängen seines Vaters belegt hatte. Nach dem Tod seines Vaters im Jahr 1913 war ihm der Weg frei, eine wissenschaftliche Karriere zu verfolgen.
Nach seiner Rückkehr in die USA im Jahr 1913 unterrichtete Hubble ein Jahr lang die High School in Indiana. Anschließend trat er in die Universität von Chicago ein und begann ein Studium der Astronomie. Hubble führte seine Beobachtungsforschung am Yerkes Observatory in Williams Bay, Wisconsin, unter der Aufsicht des Astronomen Edwin Frost durch. Zu diesem Zeitpunkt war Yerkes nicht mehr auf dem neuesten Stand der Astronomie, aber Hubble hatte Zugang zu einem ziemlich leistungsstarken Teleskop, einem innovativen 61-cm-Reflektor.
Es war Hubbles großes Glück, dass er gerade sein Studium abschloss, als der Direktor des Mount Wilson Observatory in Kalifornien, George Ellery Hale, nach neuen Mitarbeitern suchte. Das 254 cm lange Hooker-Teleskop des Observatoriums, das leistungsstärkste der Welt, stand kurz vor der Fertigstellung. Hubble nahm Hales Stellenangebot an, aber bevor er die Position antreten konnte, erklärten die Vereinigten Staaten Deutschland am 6. April 1917 den Krieg. Im Frühjahr 1917 schloss er seine Dissertation über „Photographic Investigations of Faint Nebulae“ hastig ab könnte in die US-Armee eintreten. Hale hielt jedoch die Position des Mount Wilson bis zum Ende des Krieges für ihn offen. Hubble diente in Frankreich und stieg in den Rang eines Majors auf, aber es ist unwahrscheinlich, dass er Maßnahmen sah.
Am Mount Wilson untersuchte Hubble zunächst Reflexionsnebel in der Milchstraße. Bald kehrte er jedoch zum Problem der sogenannten Spiralnebel zurück, Objekte, die er für seine Promotion untersucht hatte. Der Status der Spiralen (wie sie allgemein bekannt waren) war dann unklar. Waren sie entfernte Sternensysteme (Galaxien in der aktuellen Terminologie) vergleichbar mit der Milchstraßengalaxie oder waren sie Gaswolken oder spärliche Sternhaufen innerhalb oder in der Nähe der Milchstraße? Die Theorie, dass es sichtbare Galaxien gibt, war in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts in Ungnade gefallen, wurde aber zu Beginn des 20. Jahrhunderts wiederbelebt. Zu Beginn der 1920er Jahre rechneten die Astronomen im Allgemeinen damit, dass keine eindeutigen Beweise zur Beilegung der Debatte vorlagen. Solche Beweise sollten jedoch bald von Hubble geliefert werden.
1923 fand Hubble im Andromeda-Nebel, einer sehr bekannten Spirale, variable Cepheid-Sterne. Die Lichtschwankungen dieser Sterne ermöglichten es Hubble, die Entfernung des Nebels anhand der Beziehung zwischen der Periode der Cepheid-Schwankungen und seiner Leuchtkraft zu bestimmen. Obwohl es keinen klaren Konsens über die Größe der Milchstraße gab, platzierte Hubbles Entfernungsschätzung den Andromeda-Nebel ungefähr 900.000 Lichtjahre entfernt. Wenn Hubble Recht hatte, lag der Nebel eindeutig weit über den Grenzen der Milchstraßengalaxie (die größten Schätzungen seiner Größe gehen von einem Durchmesser von etwa 300.000 Lichtjahren aus). Der Andromeda-Nebel musste daher eine Galaxie sein und keine nebulöse Wolke oder ein spärlicher Sternhaufen innerhalb der Milchstraße. Hubbles Funde im Andromeda-Nebel und in anderen relativ nahe gelegenen Spiralnebeln überzeugten die große Mehrheit der Astronomen schnell davon, dass das Universum tatsächlich eine Vielzahl von Galaxien enthält. (Die aktuelle Entfernungsschätzung des Andromeda-Nebels - heute als Andromeda-Galaxie bekannt - beträgt 2,48 Millionen Lichtjahre. Eine verbesserte Beziehung zwischen Cepheid-Periode und Leuchtkraft macht einen großen Teil des Unterschieds zwischen der aktuellen Schätzung und der von Hubble aus.)
Innerhalb weniger Jahre nach dieser wegweisenden Forschung beschloss Hubble, eines der herausragenden Rätsel um die äußeren Galaxien (oder extragalaktischen Nebel, wie Hubble sie immer nannte) anzugehen: Warum schien sich die überwiegende Mehrheit von der Erde zu entfernen (wenn sich die Rotverschiebungen bewegten) in ihren Spektren als Ergebnis von Doppler-Verschiebungen interpretiert werden)? Zu diesem Zweck wurde Hubble von einem anderen Mount Wilson-Astronomen, Milton Humason, unterstützt. Humason maß die spektralen Verschiebungen der Galaxien (und baute dabei auf den bahnbrechenden Studien des Astronomen Vesto Melvin Slipher vom Lowell Observatory auf), und Hubble konzentrierte sich auf die Bestimmung ihrer Entfernungen. 1929 veröffentlichte Hubble sein erstes Papier über die Beziehung zwischen Rotverschiebung und Distanz. Er schloss vorläufig, dass es eine lineare Rotverschiebungs-Distanz-Beziehung gibt; Das heißt, wenn eine Galaxie doppelt so weit entfernt ist wie eine andere, ist ihre Rotverschiebung doppelt so groß. Zwei Jahre später präsentierten Hubble und Humason, was Astronomen und Kosmologen allgemein als sehr überzeugende Beweise dafür beurteilten, dass die Beziehung tatsächlich linear ist und daher die Rotverschiebung einer Galaxie direkt proportional zu ihrer Entfernung ist.
Beginnend mit Albert Einsteins Arbeit „Kosmologische Betrachtungen zur Allgemeinen Relativitätstheorien“ von 1917 hatten eine Reihe von Physikern, Mathematikern und Astronomen die allgemeine Relativitätstheorie auf die großräumigen Eigenschaften des Universums angewendet. Die von Hubble und Humason festgelegte Rotverschiebungs-Distanz-Beziehung wurde von verschiedenen Theoretikern schnell mit der allgemeinen relativitätsbasierten Theorie eines expandierenden Universums verknüpft. Das Ergebnis war, dass Mitte der 1930er Jahre die Rotverschiebungs-Distanz-Beziehung im Allgemeinen als Geschwindigkeits-Distanz-Beziehung interpretiert wurde, so dass die spektralen Verschiebungen der Galaxien eine Folge ihrer Bewegungen waren. Aber Hubble widersetzte sich während seiner gesamten Karriere der eindeutigen Identifizierung der Rotverschiebungen als Geschwindigkeitsverschiebungen. Hubble hoffte, Licht in dieses Problem zu bringen, indem er die Anzahl der extragalaktischen Nebel untersuchte, die in verschiedenen Entfernungen im Weltraum lagen. Hubble führte diese Studien teilweise mit dem angesehenen mathematischen Physiker und Chemiker Richard C. Tolman durch. Hubble und Tolman betonten jedoch Mitte der 1930er Jahre die Unsicherheit der Beobachtungsdaten. Sie lehnten es ab, öffentlich und eindeutig zwischen einem statischen und einem nicht statischen Modell des Universums zu wählen. (Hubble argumentierte später, dass die Beweise das Konzept eines stationären Universums zu befürworten schienen, aber er schloss ein expandierendes Universum nicht definitiv aus.)
Hubble veröffentlichte nach 1936 wenig Originalforschung - in dem Jahr, in dem er sein wichtiges Buch The Realm of the Nebulae veröffentlichte, in dem seine Ansätze zur extragalaktischen Astronomie und seine Sicht auf die Geschichte des Subjekts erläutert wurden. Bis dahin hatte er sicherlich viel getan, um die Methoden und Techniken festzulegen, denen extragalaktische Astronomen folgen würden oder die sie jahrzehntelang berücksichtigen müssten, insbesondere am Mount Wilson und am Palomar Observatory, der Heimat der großen 508 cm (200 Zoll). Dies spiegelt das Hale-Teleskop wider, das 1949 seine ersten Beobachtungen machte. Hubble war daher die zentrale Figur bei der Etablierung der extragalaktischen Astronomie in den 1920er und 1930er Jahren.
Hubble fuhr am Mount Wilson fort, obwohl er während des Zweiten Weltkriegs in administrativer Funktion auf den Aberdeen Proving Grounds in Maryland tätig war. Er starb 1953 an den Folgen einer Hirnthrombose und wurde von seiner Frau Grace überlebt. Das Paar hatte keine Kinder.
