Эдвин Хаббл

Эдвин Хаббл — американский астроном и космолог, чьи наблюдения в первой половине XX века стали основой для современной внегалактической астрономии и подтвердили расширение Вселенной. Он установил, что большинство туманностей являются самостоятельными звёздными системами — галактиками, расположенными далеко за пределами Млечного Пути, и открыл линейную зависимость между расстоянием до галактики и скоростью её удаления (закон Хаббла). В честь учёного назван космический телескоп «Хаббл».

Биография

Ранние годы и образование

Эдвин Пауэлл Хаббл родился 20 ноября 1889 года в Маршфилде, штат Миссури, в семье страхового агента Джона Пауэлла Хаббла и Вирджинии Ли Джеймс. В детстве семья часто переезжала, и в 1900 году поселилась в Уитоне, штат Иллинойс. Хаббл с юности проявлял интерес к астрономии и научной фантастике, особенно к книгам Жюля Верна.

В 1906 году он выиграл стипендию для обучения в Чикагском университете, где изучал математику, астрономию и философию. В 1910 году получил степень бакалавра. После этого, по настоянию отца, он отправился в Оксфордский университет, где изучал юриспруденцию (римское и английское право). В 1912 году Хаббл получил степень бакалавра юриспруденции, но никогда не практиковал как адвокат. Вернувшись в США в 1913 году, он некоторое время работал учителем испанского языка и физики в средней школе в Нью-Олбани, штат Индиана.

Начало научной карьеры

В 1914 году Хаббл поступил в аспирантуру Йеркской обсерватории Чикагского университета, где под руководством астронома Эдвина Фроста начал исследования туманностей. В 1917 году он защитил докторскую диссертацию на тему «Фотографические исследования слабых туманностей», в которой классифицировал и измерил яркости множества туманных объектов. В том же году, после вступления США в Первую мировую войну, Хаббл добровольцем вступил в армию, дослужился до майора и был ранен. После войны он вернулся к науке.

В 1919 году Хаббл получил должность в обсерватории Маунт-Вилсон в Калифорнии (ныне часть обсерваторий Карнеги), где проработал до конца жизни. Там он получил доступ к крупнейшему на тот момент телескопу — 100-дюймовому (2,5-метровому) рефлектору обсерватории Маунт-Вилсон.

Личная жизнь

В 1924 году Хаббл женился на Грейс Берк, дочери банкира из Лос-Анджелеса. Детей у пары не было. Хаббл был известен своей любовью к спорту (особенно к теннису и боксу), а также к литературе и музыке. Он был членом нескольких научных обществ, включая Национальную академию наук США. Умер Эдвин Хаббл 28 сентября 1953 года в Сан-Марино, Калифорния, от сердечного приступа. Его тело было кремировано, местонахождение праха не разглашалось.

Научные достижения

Доказательство существования других галактик

В начале XX века среди астрономов шли споры о природе «спиральных туманностей». Многие считали их газовыми облаками внутри Млечного Пути. Хаббл, используя 100-дюймовый телескоп, в 1923–1924 годах провёл серию наблюдений туманности Андромеды (M31). Он обнаружил в ней переменные звёзды — цефеиды, которые служат «стандартными свечами» для измерения расстояний. По периоду изменения яркости цефеид Хаббл вычислил расстояние до Андромеды — около 900 000 световых лет (по современным данным — около 2,5 млн световых лет). Это расстояние значительно превышало размеры Млечного Пути, что доказывало, что туманность Андромеды — самостоятельная галактика.

Результаты были представлены на заседании Американского астрономического общества в 1925 году. Это открытие окончательно опровергло гипотезу о том, что Млечный Путь является единственной галактикой во Вселенной, и положило начало внегалактической астрономии.

Классификация галактик

Хаббл разработал систему классификации галактик, основанную на их визуальной форме. В 1926 году он опубликовал морфологическую классификацию, которая делит галактики на три основных типа:

• Эллиптические (E) — сферические или эллипсоидные объекты без спиральной структуры. Обозначаются от E0 (почти круглые) до E7 (сильно вытянутые).
• Спиральные (S) — галактики с центральным балджем и спиральными рукавами. Делятся на подтипы Sa, Sb, Sc в зависимости от степени закрученности рукавов и размера балджа.
• Неправильные (Irr) — галактики без чёткой структуры.

Также Хаббл выделил линзовидные галактики (S0) как промежуточный тип. Эта классификация, известная как «камертон Хаббла», до сих пор используется астрономами.

Закон Хаббла

В 1929 году Хаббл опубликовал статью «Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей», в которой установил, что галактики удаляются от Земли со скоростью, пропорциональной расстоянию до них. Он использовал данные о красном смещении спектральных линий галактик, полученные Весто Слайфером, и собственные измерения расстояний до них. Формула закона:

\[ v = H_0 \cdot d \]

где \( v \) — скорость удаления (лучевая скорость), \( d \) — расстояние, \( H_0 \) — постоянная Хаббла (современное значение около 70 км/с на мегапарсек).

Это открытие стало прямым наблюдательным подтверждением расширения Вселенной, предсказанного теорией относительности Альберта Эйнштейна и решениями Александра Фридмана. Закон Хаббла лёг в основу модели Большого взрыва. Сам Хаббл первоначально интерпретировал красное смещение как эффект Доплера, хотя позже выяснилось, что оно связано с расширением пространства.

Постоянная Хаббла и её уточнение

Хаббл оценил значение постоянной \( H_0 \) примерно в 500 км/с на мегапарсек, что было значительно выше современных значений (около 70 км/с/Мпк). Ошибка была связана с неточностью калибровки цефеид и недооценкой расстояний до галактик. Впоследствии, с развитием методов наблюдений (включая данные космического телескопа «Хаббл»), значение постоянной было многократно уточнено. Современные измерения, проведённые с помощью телескопа «Хаббл» и других инструментов, дают значение около 67–74 км/с/Мпк, однако остаётся неопределённость, известная как «напряжённость постоянной Хаббла» (Hubble tension) — расхождение между значениями, полученными по данным ранней Вселенной и по наблюдениям локальных объектов.

Признание и наследие

Награды

• Медаль Брюс (1938) — за выдающийся вклад в астрономию.
• Медаль Франклина (1939) — за открытие расширения Вселенной.
• Медаль Копли (1940) — высшая награда Лондонского королевского общества.
• Член Национальной академии наук США (1927).
• Член Американского философского общества (1934).

Память

• В 1990 году на орбиту Земли был выведен космический телескоп «Хаббл» (Hubble Space Telescope), названный в честь учёного. Телескоп стал одним из самых значимых инструментов в истории астрономии, позволив получить изображения галактик на расстоянии миллиардов световых лет и уточнить значение постоянной Хаббла.
• В честь Хаббла назван кратер на Луне (диаметр 80 км) и астероид (2069) Хаббл.
• В 2012 году Международный астрономический союз утвердил название «Хаббл» для одной из областей на Плутоне.
• В 2008 году Почта США выпустила марку с изображением Хаббла и его телескопа.

Критика и споры

Хотя Хаббл считается одним из величайших астрономов XX века, некоторые аспекты его биографии остаются предметом дискуссий. В частности, в 2011 году были опубликованы документы, свидетельствующие о том, что Хаббл мог быть номинирован на Нобелевскую премию по физике в 1953 году, но умер до её вручения (Нобелевские премии не присуждаются посмертно). Также существуют споры о приоритете открытия расширения Вселенной: бельгийский астроном Жорж Леметр в 1927 году независимо пришёл к аналогичным выводам, но его работа была опубликована на французском языке и долгое время оставалась незамеченной. Хаббл, по-видимому, знал о работе Леметра, но не ссылался на неё в своей статье 1929 года. Тем не менее, закон Хаббла назван в честь обоих учёных (иногда — закон Хаббла — Леметра).

Источники

• Edwin Hubble. The Realm of the Nebulae. — Yale University Press, 1936.
• Gale E. Christianson. Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae. — University of Chicago Press, 1995.
• Allan Sandage. The Hubble Constant: A Historical Overview // The Hubble Constant and the Expansion of the Universe. — 2006.
• N. A. Bahcall. Hubble’s Law and the Expanding Universe // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2015.
• Материалы сайта NASA: «Edwin Hubble: The Man Who Discovered the Cosmos» (2020).