20 november 1889 – Edwin Hubble en het uitdijende heelal

Edwin Powell Hubble
Edwin Powell Hubble

20 November 1889. De geboortedag van Edwin Hubble. Omdat het werk van Hubble hielp om de moderne kosmologie, ons idee over het heelal als geheel, te definiëren werd de Hubble Space Telescope naar hem vernoemd.

Hubble toonde aan dat we in een uitdijend heelal leven. In een uitdijend heelal bewegen alle sterrenstelsels van elkaar vandaan. Als je een beginnersboek leest over sterrenstelsels of je volgt er een beginnerscursus over dan krijg je al meteen te maken met wat bekend is geworden als de Wet van Hubble. In zijn eenvoudigste vorm zegt de Wet van Hubble dat hoe verder weg een sterrenstelsel zich van ons bevindt hoe sneller het zich van ons verwijderd. Dit concept vormt het hart van de moderne kosmologie waarin het gehele heelal – ruimte, tijd en materie – is ontstaan uit de Oerknal.

In 2018 stemde de Internationale Astronomisch Unie ervoor om de Wet van Hubble te hernoemen naar de Wet van Hubble-Lemaître. Meer hierover later.

Wat heeft Hubble gedaan dat hij een zo speciale plaats in de geschiedenis van de astronomie inneemt?

Hubble extreme deep field released 9-25-2012
Dit is een afbeelding uit 2012 van de Hubble eXtreme Deep Field. Bijna ieder spikkeltje licht op de opname is een afzonderlijk sterrenstelsel dat zich ver voorbij ons eigen melkwegstelsel bevindt. In de jaren ’20 van de vorige eeuw was Hubble een van de eerste astronomen die herkende dat er zich voorbij de grenzen van ons eigen melkwegstelsel een heelal van sterrenstelsels bevindt.

Honderd jaar geleden geloofden de meeste astronomen dat ons hele universum uit slechts één sterrenstelsel bestond, ons eigen Melkwegstelsel. In de jaren ’20 van de vorige eeuw was Hubble een van de eersten die herkende dat er een compleet heelal van sterrenstelsels ligt voorbij de grenzen van ons eigen Melkwegstelsel.

Honderd jaar geleden nam Hubble veranderlijke sterren waar die zich in een heldere vlek aan de sterrenhemel bevonden in wat destijds als de Andromedanevel werd beschouwd. Hij wist dat deze sterren in helderheid varieerden op een manier dat hij daar hun absolute helderheid uit kon berekenen. Hij zag toen hoe helder die sterren waren en kon hieruit de afstand tot de Andromedanevel berekenen.

In die tijd geloofden veel astronomen dat de Andromedanevel een zonnestelsel in zijn jonge jaren was dat zich binnen de grenzen van ons eigen Melkwegstelsel bevindt. Hubble toonde aan dat deze heldere vlek in werkelijkheid een afzonderlijk sterrenstelsel was, we kennen het tegenwoordig als het Andromedastelsel, en dat het stelsel het meest nabije sterrenstelsel is.

Tegenwoordig weten we dat het Andromedastelsel zich op een afstand van 2,2 miljoen lichtjaar van ons bevindt. We weten ook dat er om ons heen andere sterrenstelsels bestaan die zich op miljarden lichtjaren afstand bevinden. Maar voor de mensen honderd jaar geleden was dit een gigantische openbaring. Toen spiraalnevels, zoals het Andromedastelsel, zich openbaarden als afzonderlijke sterrenstelsels werd het bekende heelal ineens vele malen groter!

M31 in Andromeda
M31 – de Andromeda-nevel – in het sterrenbeeld Andromeda

Maar was dit enorme heelal onveranderlijk? Of zet het uit of trekt het misschien wel samen?

Het antwoord heeft betrekking op het licht van de sterrenstelsels als geheel. Astronomen zagen dat het licht van verre sterrenstelsels naar het rode deel van het spectrum verschoof. Deze roodverschuiving werd gezien als een teken dat sterrenstelsels van ons vandaan bewegen. Hubble en zijn collega’s vergeleken de afstandsschattingen van sterrenstelsels met hun roodverschuiving. Op 15 maart 1929 publiceerde Hubble zijn waarneming dat de verste sterrenstelsels sneller van ons vandaan bewegen dan de meest nabije.

Dit is bekend geworden als de Wet van Hubble.

Er wordt gezegd dat Albert Einstein opgetogen was toen hij over het werk van Hubble hoorde. De relativiteitstheorie van Einstein impliceerde dat het heelal moest uitdijen of moest krimpen. Einstein verwierp dit echter zelf, hij was aanhanger van het idee dat het heelal onveranderlijk moest zijn en er altijd al is geweest. Toen Hubble zijn bewijs presenteerde van het uitdijende heelal omarmde Einstein dit idee. Hij noemde zijn voorliefde voor het statische heelal “zijn grootste blunder”.

Hubble was een man met meerdere talenten. Hij was opgeleid als wetenschapper aan de universiteit van Chicago maar een belofte aan zijn stervende vader zorgde ervoor dat hij ook rechten studeerde. Daarnaast was een niet onverdienstelijk amateurbokser die omwille van zijn wetenschappelijke carrière zelfs professionele gevechten afwees. Hubble keerde terug als student in de wetenschappen aan de Yerkes Sterrenwacht in Wisconsin en in 1919 accepteerde hij een positie aan de Mount Wilson Sterrenwacht in Californië. Daar bleef hij werken tot zijn dood in 1953. Kort voor zijn dood werd Hubble de eerste astronoom die de toen nieuw opgeleverde 5.1 meter Hale Telescope op Mount Palomar mocht gebruiken.

Hubble op Mount Palomar
Foto van Hubble in de waarneemkooi van de 5.1 meer telescoop op Mount Palomar. De telescoop was bij oplevering in 1948 een waar toonbeeld van de toenmalige techniek. Credit: Mount Wilson en Mount Palomar Observatories/AIP

De Wet van Hubble-Lemaître

Eind oktober 2018 stemden leden van de Internationale Astronomische Unie om de naam van de Wet van Hubble te veranderen om zo ook de Belgische priester en astronoom George Lemaître te eren.

De Internationale Astronomische Unie stelde voor om de Wet van Hubble te hernoemen naar de Wet van Hubble-Lemaître. Van de 4060 astronomen die hun stem uitbrachten (van de 11.072 stemgerechtigde leden) stemde 78% voor de verandering.

In de jaren ’20 van de vorige eeuw beschreef Georges Lemaître, in de Franse taal, hoe de uitdijing van het heelal ervoor zou zorgen dat sterrenstelsels zich, met snelheden die zich verhouden tot hun afstand, van de Aarde af bewegen. Hij beschreef twee jaar voor Hubble de relatie tussen de snelheid van een sterrenstelsel en zijn afstand.

Georges Lemaître en Albert Einstein
Georges Lemaître en Albert Einstein

Onder professionele astronomen en studenten is de bijdrage van Lemaître al lang bekend. Nu heeft de IAU gestemd over erkenning van Lemaître ’s bijdrage.

Het is vermoedelijk voor het eerst dat een organisatie heeft gestemd over het wijzigen van een wetenschappelijke wet. Er zijn overigens astronomen die twijfelen of de naamsverandering op grote schaal overgenomen zal worden. Sinds 1919 is de Internationale Astronomische Unie de scheidsrechter die gaat over de naamgeving van objecten aan de sterrenhemel maar de organisatie heeft geen formeel mandaat om ook namen van wetenschappelijke wetten aan te passen. De IAU stelt dan ook dat de nieuwe terminologie slechts een aanbeveling is en geen eis. Als mensen de oude naamgeving blijven gebruiken zal niemand daarop tegen zijn.

Het zal dus nog gezien moeten worden of astronomen en hun studenten geleidelijk aan de naam Wet van Hubble-Lemaître gaan gebruiken of de Wet van Hubble.

 

Eerste publicatie: 20 november 2019




%d bloggers liken dit: