Eine große Milchstraße Galaxie oder viele Galaxien?

Vor hundert Jahren Astronom Edwin Hubble erweiterte die Größe des bekannten Universums dramatisch. Bei einem Treffen der American Astronomical Society im Januar 1925 berichtete eine Zeitung, die von einem seiner Kollegen in seinem Namen gelesen wurde Weg.

Hubbles Arbeit öffnete die Tür zum Studium des Universums jenseits unserer Galaxie. Im Jahrhundert seit Hubbles Pionierarbeit, Astronomen mögen mich haben gelernt, dass das Universum riesig ist und enthält Billionen von Galaxien.

Art der Nebel

1610, Astronomen Galileo Galilei verwendete das neu erfundene Teleskop, um zu zeigen, dass die Milchstraße aus einer großen Anzahl schwacher Sterne bestand. In den nächsten 300 Jahren nahmen die Astronomen an, dass die Milchstraße das gesamte Universum war.

Als die Astronomen den Nachthimmel mit größeren Teleskopen suchten, waren sie fasziniert von unscharfen Lichtflecken, die Nebel genannt wurden. Gegen Ende des 18. Jahrhunderts Astronomer William Herschel gebrauchter Stern zählt zu Karten Sie die Milchstraße ab. Er katalogisiert tausend neue Nebel und Sterne Cluster. Er glaubte, dass die Nebel Objekte in der Milchstraße waren.

Charles Messier Außerdem produzierte 1781 einen Katalog von über 100 prominenten Nebeln. Messier interessierte sich für Kometen, sodass seine Liste eine Reihe von Fuzzy -Objekten war, die möglicherweise mit Kometen verwechselt werden könnten. Er beabsichtigte Comet -Jäger, sie zu vermeiden, da sie sich nicht über den Himmel bewegten.

Als sich weitere Daten stellten, begannen die Astronomen des 19. Jahrhunderts zu sehen, dass die Nebel eine gemischte Tasche waren. Einige waren gasförmige, sternbildende Regionen wie die Orion Nebula oder M42 – Das 42. Objekt in Messiers Katalog – während andere Sterncluster wie das waren Pleiades oder M45.

Eine dritte Kategorie – Nebel mit Spiralstruktur – besonders faszinierte Astronomen. Der Andromeda NebulaM31, war ein herausragendes Beispiel. Es ist für das bloße Auge von einer dunklen Stelle sichtbar.

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Die Andromeda -Galaxie, die damals als Andromeda -Nebel bekannt ist, ist ein heller Punkt am Himmel, der frühe Astronomen faszinierte.

Astronomen waren bereits Mitte des 18. Jahrhunderts spekuliert, dass einige Nebel abgelegene Systeme von Sternen oder „Inseluniversen“ sein könnten, aber da war da Keine Daten zur Unterstützung dieser Hypothese. Inseluniversen bezog sich auf die Idee, dass es außerhalb der Milchstraße enorme Sternsysteme geben könnte – aber Astronomen nennen jetzt diese Systeme Galaxien.

1920 hielten die Astronomen Harlow Shapley und Heber Curtis a Tolle Debatte. Shapley argumentierte, dass die Spiralnebel klein und auf milchige Weise waren, während Curtis eine radikalere Position einnahm, dass sie unabhängige Galaxien waren, extrem groß und fern.

Zu dieser Zeit war die Debatte nicht schlüssig. Astronomen wissen jetzt, dass Galaxien isolierte Sternensysteme sind, die viel kleiner als der Raum zwischen ihnen.

Hubble macht seinen Namen

Edwin Hubble war jung und ehrgeizig. Im Alter von 30 Jahren kam er rechtzeitig am Mount Wilson Observatory in Südkalifornien an, um die neue Nutte zu benutzen 100-Zoll-Teleskopzu dieser Zeit die größte der Welt.

Er begann zu nehmen Fotografie des Spiralnebel. Diese Glasplatten zeichneten Bilder des Nachthimmels auf, die eine lichtempfindliche Emulsion mit ihrer Oberfläche bedeckten. Die Größe des Teleskops ermöglichte es, Bilder von sehr schwachen Objekten zu machen, und sein hochwertiger Spiegel ermöglichte es ihm, einzelne Sterne in einigen Nebeln zu unterscheiden.

Schätzungen der Entfernungen in der Astronomie ist eine Herausforderung. Denken Sie daran, wie schwer es ist, die Entfernung von jemandem zu schätzen, der in einer dunklen Nacht eine Taschenlampe auf Sie zeigt. Galaxien gibt es in einer sehr großen Auswahl an Größen und Massen. Die Helligkeit oder die scheinbare Größe einer Galaxie zu messen, ist Kein guter Leitfaden zu seiner Entfernung.

Hubble nutzte eine Entdeckung von Henrietta Swan Leavitt 10 Jahre zuvor. Sie arbeitete am Harvard College Observatory als “menschlicher Computer”Messen die Positionen und Helligkeit von Tausenden von Sternen auf fotografischen Tellern mühsam.

Sie interessierte sich besonders für Cepheid -Variablendie Sterne sind, deren Helligkeit regelmäßig pulsiert, so werden sie mit einer bestimmten Zeit heller und dimmer. Sie fand eine Beziehung zwischen ihrer Variationsperiode oder ihrem Puls und ihrer intrinsische Helligkeit oder Leuchtkraft.

Sobald Sie die Periode eines Cepheids messen, können Sie den Abstand von der hellen Erscheinung der Verwendung der mit dem berechnen umgekehrtes quadratisches Gesetz. Je weiter der Stern entfernt ist, desto schwächer erscheint er.

Hubble arbeitete hart, nahm jede klare Nacht Bilder von Spiralnebeln auf und suchte nach den verräterischen Variationen von Cepheid -Variablen. Bis Ende 1924 hatte er in M31 12 Cepheids gefunden. Er berechnete die Entfernung von M31 als erstaunliche 900.000 Lichtjahre, obwohl er seine wahre Entfernung – etwa 2,5 Millionen Lichtjahre – unterschätzte, indem er es nicht merkte, es gab zwei verschiedene Typen von Cepheid -Variablen.

Seine Messungen markierten das Ende von Die große Debatte Über die Größe der Milchstraße und die Natur der Nebel. Hubble schrieb über seine Entdeckung an Harlow Shapley, der argumentiert hatte, dass die Milchstraße das gesamte Universum umfasste.

“Hier ist der Brief, der mein Universum zerstört hat.” Shapley bemerkte.

Immer eifrig nach Werbung, Hubble leckte seine Entdeckung In der New York Times fünf Wochen bevor ein Kollege seine Zeitung auf dem Astronomers -Jahrestreffen in Washington, DC, präsentierte

Ein wachsendes Universum von Galaxien

Aber Hubble war noch nicht fertig. Seine zweite große Entdeckung veränderte auch das Verständnis der Astronomen für das Universum. Als er das Licht aus verteilte Dutzende von Galaxien in ein SpektrumEr bemerkte die Lichtmenge bei jeder Wellenlänge, bemerkte er, dass das Licht immer auf längere oder roter Wellenlängen verschoben wurde.

Licht aus der Galaxie fließt durch ein Prisma oder reflektiert von a Beugungsgitter In einem Teleskop, das die Lichtintensität von blau nach rot erfasst.

Astronomen rufen an Eine Verschiebung zu längeren Wellenlängen eine Rotverschiebung.

Es schien, dass sich diese rotverschobenen Galaxien alle von der Milchstraße entfernen.

Die Ergebnisse von Hubble deuteten darauf hin, dass eine Galaxie weiter entfernt war, die schneller bewegte es sich von der Erde weg. Hubble erhielt den Löwenanteil des Kredits für diese Entdeckung, aber der Lowell Observatory Astronom Vesto Slippherder das gleiche Phänomen bemerkte, aber seine Daten nicht veröffentlichte, erwartete auch dieses Ergebnis.

Hubble bezog sich auf Galaxien mit Rezessionsgeschwindigkeitenoder Geschwindigkeiten, sich von der Erde zu entfernen, aber er Nie herausgefunden Dass sie sich von der Erde entfernen, weil das Universum größer wird.

Belgischer Kosmologe und katholischer Priester Georges Lemaitre machte diese Verbindung, indem er erkannte, dass die Theorie von Allgemeine Relativitätstheorie beschrieb ein expandierendes Universum. Er erkannte, dass der Raum zwischen den Galaxien die Rotverschiebungen verursachen konnte, was so aussieht, als würden sie sich weiter voneinander und von der Erde entfernt.

Lemaitre war der erste, der argumentierte, dass die Erweiterung während der Urknall.

Edwin Hubble ist der Namensvetter für das Hubble -Weltraumteleskop der NASA, das Jahrzehnte weit entfernte Galaxien beobachtet hat. NASA über AP

Die NASA nannte ihr Flaggschiff -Weltraum -Observatorium nach Hubble, und es wurde gewohnt Galaxien studieren seit 35 Jahren. Astronomen beobachten routinemäßig Galaxien, die tausendmal schwächer und weiter entfernt sind als Galaxien, die in den 1920er Jahren beobachtet wurden. Der James Webb Space Telescope hat den Umschlag noch weiter verschoben.

Der Aktueller Rekordhalter ist eine Galaxie in 34 Milliarden Lichtjahren, die nur 200 Millionen Jahre nach dem Urknall gesehen wurden, als das Universum 20 -mal kleiner war als heute. Edwin Hubble wäre erstaunt, solche Fortschritte zu sehen.

Chris ImpeyUniversität Distinguished Professor für Astronomie, Universität von Arizona

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