哈勃和他的星系宇宙
黑白照片上,埃德温·哈勃正在抽烟
谁是埃德温·哈勃?
埃德温·哈勃是一位天文学家,他出生于1889年11月20日,今天正值他132岁诞辰。著名的哈勃空间望远镜就是以他的名字命名。他帮助我们定义了现代宇宙学。
哈勃就读于芝加哥大学,主修科学却多才多艺。为了履行对已逝父亲的承诺,他又学习了法律。同时,他也是一位重量级的业余拳击手,不过据说他放弃了成为职业选手的机会。之后,作为一名研究生,他回到了威斯康星州的叶凯士天文台进行科学研究。1919年,哈勃接受了加利福尼亚州著名的威尔逊山天文台的职位,到1953年去世的时候他一直在那里工作。哈勃去世前不久,他曾在加利福尼亚州圣地亚哥附近的帕洛马天文台使用海尔望远镜,他是第一位使用这架新建成望远镜的天文学家。当时200英寸(5.1米)的海尔望远镜是全世界最大的望远镜。
哈勃帮助天文学家们认识到,我们生活在一个不断膨胀的宇宙中,处于其中的每个星系都在远离彼此。这一发现多年来一直被称为哈勃定律。简单来说,该定律表明:星系距离我们越远,远离我们的速度越快。这是我们现代宇宙学的核心。整个宇宙包括空间、时间和事件都被认为诞生于一次大爆炸中。
2008年,国际天文学联合会(IAU)一致决定将哈勃定律改名为哈勃—勒马特定律。下面将详细介绍这一变化的情况。
在黑色的背景下有模糊的多色斑点和上下的白色文本。这张图片是2012年发布的哈勃极端深场。在我们的银河系之外,几乎上面的每个光点都是一个独立的星系。
埃德温·哈勃在天文学史上的特殊地位
一百年前,大多数天文学家相信整个宇宙仅由一个星系组成:即我们的银河系。二十世纪二十年代,哈勃是最早认识到在银河系的边界之外有一个星系宇宙。在当时看来,这是多么地不可思议。
埃德温·哈勃在朦胧的光斑中发现了当时被叫做仙女座的星云。具体来说,哈勃观察到了变化的恒星,它们的亮度是可变的。他测量了恒星明暗变化的时间。从亮起的时间起,他计算了恒星的固有亮度,从而他可以测算出距离。就在那时,他意识到了这个星云中的星系其实离我们很远,远到它并不存在于我们星系中。
那时,很多天文学家相信仙女座星云存在于在银河系的边缘,是一个正在形成的“太阳系”。哈勃却证明了这个亮斑其实属于另一个星系。多亏了哈勃,让我们了解到仙女座星系。它也是银河系之外离我们最近的大漩涡星系。
仙女座星系
仙女座星系位于银河系外大约250万光年的距离。我们也知道,在太空中周围数十亿光年外有其他星系的存在。对于二十世纪二十年代的人们来说,这是一次思想的启迪。当天文学家们得知像仙女座星云一样的旋涡星云是独立的星系时,我们对宇宙的认知就更广阔了。
在众多恒星中,它呈倾斜旋涡状的椭圆形,有明亮的中心,并且旁边有两个明亮的光斑。
仙女座星系和两个卫星星系被通过强大的望远镜观察到。在哈勃的时代里,天文学家认为这颗天体位于我们自己的银河系。而哈勃使用一类称为造父变星的变星去表明了仙女座星系在宇宙中是一个恒星的岛屿,它存在于我们银河系之外。图像出自美国国家光学天文台。
进入膨胀的宇宙。
但是这个巨大的宇宙到底是是静止的、膨胀的、还是收缩的呢?
这个答案涉及到整个星系的光。天文学家观察到遥远星系的谱线均有红移现象。他们推断这种红移是这个星系正在远离我们的信号。哈勃和他的同事们将距离估计值与其他星系的红移进行了比较。在1929年3月15日,哈勃公布了他的发现,距离我们最远的星系相比于最近的星系,远离我们的速度更快。
这就是最初我们对于哈勃定律的了解。
据说阿尔伯特·爱因斯坦听到哈勃的发现很高兴。爱因斯坦相对论暗示了宇宙要么在膨胀要么在收缩。然而,爱因斯坦本人不同意了这一观点。相反,他更倾向于接受宇宙是静止的且永恒的观点。
当哈勃提出宇宙膨胀的证据时,爱因斯坦接受了这个想法。他称自己坚持旧观念是“最大的错误”。
埃德温·哈勃一个人,坐在一个大型光学望远镜里。
埃德温·哈勃在帕洛马尔山200英寸望远镜顶部的观察者管道里。人们认为望远镜是一个1948年投入使用的科技成就,就像今天的哈勃太空望远镜一样。图片由威尔逊山和帕洛马尔天文台/AIP提供。
将埃德温·哈勃定律更名为哈勃勒马定律
在2018年十月下旬,国际天文联合会的成员投票决定将哈勃定律改名为哈勃勒马定律。这一变化归功于比利时牧师和天文学家乔治·勒马特。在4060名有投票权的天文学家(约11072名合格成员)中,78%的人赞同这一变化。
二十世纪二十年代,在哈勃公布他发现的前两年,乔治·勒马特就提出了宇宙的膨胀是如何造成了星系以与其距离成比例的速度远离地球。勒马特是一位比利时天主教牧师、数学家、天文学家,也是卢旺达天主教大学物理学教授。在哈勃之前,他就描述了星系的衰退速度和它的距离之间的关系。
勒马特因他的成就,在专业的天文学家和科学史学生中被广为熟知。伊丽莎白·吉布尼于2018年10月30日在《自然》杂志上撰文,谈到国际天文学联合会对勒马特的认可;
国际天文学联合会(IAU)前秘书长皮耶罗·本维努蒂曾提议改名。但他告诉《自然》杂志,新术语只是一个建议,并提出,如果人们继续使用哈勃定律的名称,没有人会反对。
我们将追踪天文学家和他们的学生是否会慢慢地改用哈勃-勒马定律,而不是哈勃定律。2018年11月,在IAU投票后不久,谷歌浏览器里查询到119000条关于该名字的搜索结果。迄今为止,仍旧没有太多关于“哈勃-勒马定律”的搜索结果。
从《自然》上我们可以了解到更多:哈勃定律中的比利时牧师改名
乔治·勒马特戴着黑帽子和眼镜
1927年,比利时牧师和天文学家乔治·勒马特发表了一篇关于宇宙膨胀的文章。图像通过埃米利奥·塞格雷视觉档案/AIP/SPL/自然。
重要的是,埃德温·哈勃的出现改变了我们的观念。他发现了在我们的银河系之外有很多其他的星系,并且,距离越远的星系,远离我们的速度越快。因此哈勃太空望远镜以他的名字命名。
BY: Deborah Byrd
FY:周阆月
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选文:天文志愿文章组-
翻译:天文志愿文章组-周阆月
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排版:天文志愿文章组-零度星系
美观:天文志愿文章组-
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自:https://earthsky.org/space/this-date-in-science-edwin-hubble-and-the-expanding-universe/
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