Edwin Hubble en het uitdijende heelal

Hubble Space Telescope
De Hubble ruimtetelescoop is vernoemd naar Edwin P. Hubble

Edwin Hubble werd op 20 november 1889 geboren. De Hubble Space Telescope is naar hem vernoemd. Hij moet dus wel een belangrijk astronoom zijn geweest. Het werk van Hubble veranderde onze kosmologie: ons idee over het heelal als geheel.

Ruim honderd jaar geleden dachten de meeste astronomen dat het hele heelal uit slechts één sterrenstelsel bestond, ons Melkwegstelsel. In de jaren ‘20 was Hubble één van de eerste die erkende dat er een heelal is, gevuld met sterrenstelsels die zich voorbij de grenzen van onze eigen Melkweg bevinden. Tevens toonde Hubble aan dat ons heelal van sterrenstelsels uitdijt.

Edwin Powell Hubble
Edwin Powell Hubble

In de jaren ‘20 van de vorige eeuw startte Hubble met het waarnemen van sterren in een lichtvlekje dat we kennen als de Andromeda-nevel. Hij wist dat de helderheid van deze sterren veranderde op een manier die afhankelijk was van hun ware helderheid. Hij gebruikte hun helderheid om de afstand tot de Andromeda-nevel te kunnen berekenen.

In die tijd waren er veel astronomen die dachten dat de Andromeda-nevel een zonnestelsel in wording was dat zich binnen de grenzen van onze Melkweg bevindt. Hubble toonde aan dat dit lichtvlekje in werkelijkheid een afzonderlijk sterrenstelsel was dat we tegenwoordig als het Andromeda-stelsel kennen. Het is het meest nabije spiraalstelsel. Weldra werden ook andere nevels erkent als afzonderlijke sterrenstelsels en werd het heelal ineens véél groter.

Maar was dit enorme heelal nu stationair? Of dijde het nog steeds uit? Of trekt het misschien samen? Het antwoord had betrekking op het licht van sterrenstelsels als geheel. Astronomen zagen dat het licht van verre sterrenstelsels naar de rode kant van het spectrum was verschoven. Deze roodverschuiving werd geïnterpreteerd als een teken dat sterrenstelsels zich van ons af bewegen. Hubble en zijn collega’s vergeleken de afstand tot sterrenstelsels en hun roodverschuiving. Op 15 maart 1929 publiceerde Hubble zijn waarneming dat de verste sterrenstelsels zich sneller van ons vandaan bewegen dan de meest nabije.

Dit inzicht werd bekend als de Wet van Hubble. Het was de eerste herkenning dat sterrenstelsels zich van elkaar af bewegen en dat ons heelal uitdijt.

Er wordt gezegd dat Einstein opgetogen was over het werk van Hubble. De relativiteitstheorie van Einstein impliceert dat het heelal of uitdijt of samentrekt. Iets wat overigens door Einstein zelf werd verworpen. Einstein introduceerde zelfs een constante om deze “onvolkomenheid” in zijn theorie te corrigeren. Hij hing het algemene idee aan uit die tijd dat het heelal stationair is en altijd heeft bestaan. Toen Hubble zijn bewijs van het uitdijende heelal presenteerde omarmde Einstein dit idee. Hij noemde zijn toewijding tot het oude idee “zijn grootste blunder”.

Hubble was een multi-talent. Hij studeerde natuurkunde aan de universiteit van Chicago maar hij beloofde zijn vader op zijn sterfbed ook dat hij rechten zou gaan studeren. Daarnaast was hij amateurbokser in de klasse zwaargewicht en hij vocht regelmatig een professioneel gevecht uit. Hij keerde als student terug naar de Yerkes sterrenwacht in Wisconsin en in 1919 accepteerde hij een positie aan het Mount Wilson Observatorium in Californië.

Maar het verhaal over de grote inzichten van Hubble begint al veel eerder. In 1908 ontdekte de astronome Henrietta Leavitt de relatie tussen de periode en de lichtkracht van een bepaalde klasse van pulserende sterren die we de Cepheïden noemen. Door het bepalen van de periode konden astronomen de echte lichtkracht van de Cepheide berekenen en door het vergelijken van de echte lichtkracht met de waargenomen helderheid konden ze de afstand bepalen.

Dit werkte prima voor afstanden binnen ons eigen sterrenstelsel maar het duurde tot de jaren ‘20 van de vorige eeuw dat er telescopen bestonden die krachtig genoeg waren om Cepheïden in andere sterrenstelsels waar te nemen. Hubble vond in 1924 zijn eerste Cepheide in de Andromeda “spiraalnevel”.

Het was Vesto Slipher van de Lowell sterrenwacht wiens onderzoek van spiraalnevels aantoonde dat deze objecten een roodverschuiving vertonen. Hierna ontdekten Hubble en de astronoom Milton Humason Cepheïden in 18 van de objecten van Slipher. Ze gebruikten daarbij de nieuwe 100 inch Hooker Telescope van de Mount Wilson sterrenwacht.

Het pulseren van de veranderlijke Cepheïden zorgde er voor dat ze de ware afstand tot deze objecten konden berekenen. Op die manier toonden ze aan dat deze objecten echt afzonderlijke sterrenstelsels zijn die zich op enorme afstanden bevinden.

Het meest nabije sterrenstelsel, het Andromeda-stelsel, is 2,2 miljoen lichtjaar van ons verwijderd. Maar andere sterrenstelsels bevinden zich op miljarden jaren afstand.

Edwin Powell Hubble werd op 20 november 1889 geboren. Hij overleed op 28 september 1953

 

Eerste publicatie: 20 november 2017




%d bloggers liken dit: