Στις αρχές του 20ού αιώνα, οι άνθρωποι γνώριζαν αρκετά για τον Κόσμο. Οι αστρονόμοι προσπαθούσαν ήδη να καταλάβουν πόσο μεγάλο ήταν το Σύμπαν, αλλά η επικρατούσα άποψη εξακολουθούσε να είναι ότι ήταν ο Γαλαξίας μας. Μέχρι που ο Έντουιν Χαμπλ έδειξε τι πραγματικά ήταν.
Τις τελευταίες ημέρες, η NASA διέθεσε στο διαδίκτυο μια αξιοσημείωτη εικόνα του Γαλαξία της Ανδρομέδας. Δημιουργήθηκε με τη συναρμολόγηση 600 εικόνων που ελήφθησαν από την τροχιά της Γης σε διάστημα 10 ετών. Κατά τη διάρκεια της λήψης των εικόνων, το τηλεσκόπιο έκανε κύκλο γύρω από τη Γη 1.000 φορές. Η Ανδρομέδα εκτιμάται ότι αποτελείται από περίπου ένα τρισεκατομμύριο αστέρια, τα περισσότερα από τα οποία δεν μπορούμε να δούμε, και ένα τρισεκατομμύριο γαλαξίες όπως αυτός, καθώς και μεγαλύτεροι και μικρότεροι, είναι διάσπαρτοι σε όλο το Σύμπαν, όπως είναι γνωστό στους αστρονόμους.
Τον Ιανουάριο, η Ανδρομέδα (M31) θα είναι ορατή στο πρώτο μισό της νύχτας πάνω από τον δυτικό ορίζοντα (η καλύτερη εποχή για την παρατήρησή της είναι το φθινόπωρο). Είναι ένας από τους τέσσερις γαλαξίες που είναι ορατοί από τη Γη με γυμνό μάτι και δύο που θα δούμε από την Πολωνία. Ο άλλος είναι ο Μ33. Οι παρατηρήσεις, ωστόσο, απαιτούν έναν αφωτισμένο ουρανό και καλή όραση από τον παρατηρητή για να αποκαλυφθεί η Ανδρομέδα ως μια μικρή θολή κηλίδα στον ομώνυμο αστερισμό. Στην πραγματικότητα, είναι μόνο ο φωτεινός πυρήνας αυτού του γαλαξία. Ολόκληρος ο δίσκος της, τον οποίο μπορούμε να δούμε από τη Γη υπό μικρή γωνία, εκτείνεται στον ουρανό σε μια έκταση συγκρίσιμη με έξι πλήρη φεγγάρια. Αυτό μπορεί να φανεί μόνο σε φωτογραφίες. Όσο καλύτερος είναι ο εξοπλισμός, τόσο καλύτερες είναι οι φωτογραφίες.
Αυτή είναι η καλύτερη που έχουμε σήμερα και τραβήχτηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Δεν θα μπορούσε να έχει καλύτερο όνομα. Δόθηκε προς τιμήν του ανθρώπου του οποίου οι παρατηρήσεις των άστρων σε αυτόν ακριβώς τον γαλαξία έδωσαν τέλος στις διαφωνίες σχετικά με το αν ο Γαλαξίας μας είναι ολόκληρο το Σύμπαν (ο Harlow Shapley ήταν ένθερμος υποστηρικτής αυτής της θεωρίας στις αρχές του 20ού αιώνα), ή αν είναι ένα από τα πολλά λεγόμενα “νησιωτικά σύμπαντα”, όπως αποκαλούνταν κάποτε οι γαλαξίες, όπως υποστήριζε ο Heber Curtis. Μια παρόμοια πρόταση είχε γίνει ήδη από τον 18ο αιώνα από τον Γερμανό φιλόσοφο Ιμμάνουελ Καντ, αν και ο ίδιος παρακινήθηκε από τη διαίσθηση και όχι από τα γεγονότα. Μόλις στις αρχές του 20ού αιώνα οι αστρονόμοι απέκτησαν τον κατάλληλο επιστημονικό εξοπλισμό, συμπεριλαμβανομένης της δυνατότητας λήψης φωτογραφιών του ουρανού και κατάλληλα ισχυρών τηλεσκοπίων, ώστε να διαλυθούν οι αμφιβολίες τους.
Απόφοιτος Νομικής και πρώην προπονητής μπάσκετ, αλλά πρωτίστως αστρονόμος
Ο Αμερικανός Έντουιν Χαμπλ έμεινε στην ιστορία ως ένας από τους μεγαλύτερους αστρονόμους στην ιστορία, οι ανακαλύψεις του οποίου προκάλεσαν μια επανάσταση στην αστρονομία που έμοιαζε με την επανάσταση του Κοπέρνικου, μόνο που ήταν σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Η ζωή του είναι επίσης μια εξαιρετική απόδειξη ότι σε ένα υγιές σώμα, ένα υγιές πνεύμα, αλλά και ένα πολύ ευμετάβλητο μυαλό. Ο Χαμπλ, που το 1910 γοητεύτηκε τόσο από τον αθλητισμό όσο και από το διάστημα, αποφοίτησε με πτυχίο στα Μαθηματικά και την Αστρονομία από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Ωστόσο, στη συνέχεια πήγε στην Αγγλία για να σπουδάσει νομικά στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, κάτι που είχε υποσχεθεί στον ετοιμοθάνατο πατέρα του. Κατά την επιστροφή του, δεν αφιέρωσε πολύ χρόνο στο νέο του επάγγελμα. Γρήγορα έπιασε δουλειά ως καθηγητής φυσικής και ισπανικών, καθώς και ως προπονητής μιας ομάδας μπάσκετ λυκείου στο Νιου Όλμπανι της Ιντιάνα.
Ο Χαμπλ ξεκίνησε το διδακτορικό του το 1914 και κατατάχθηκε στο στρατό λίγο μετά την ολοκλήρωσή του το 1917. Κατέληξε στη Γαλλία, αλλά δεν του δόθηκε η ευκαιρία να βιώσει την εμπειρία της μάχης κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου. Επίσης, άφησε στην άκρη την αστρονομία κατά τη διάρκεια του Δεύτερου Παγκοσμίου Πολέμου. Αυτή τη φορά ως πολιτικός υπάλληλος του στρατού που εργαζόταν για τη βελτίωση των όπλων πυροβολικού. Προς το τέλος της ζωής του, μπόρεσε να καμαρώνει για τη φήμη του αντί να ασχολείται με το έργο του ως αστρονόμος, κάτι που δεν ήταν καθόλου άνετο εκείνη την εποχή χωρίς υπολογιστές. Οι μετρήσεις της φωτεινότητας των άστρων γίνονταν με τη σύγκριση φωτογραφικών γυάλινων πλακών και με γυμνό μάτι η μία μετά την άλλη. Τη νύχτα, έπρεπε να παρακολουθεί κανείς τη θέση του τηλεσκοπίου συνεχώς, ακόμη και το χειμώνα, παραμένοντας μέσα στο θόλο και, στα μεγάλα τηλεσκόπια, ακόμη και μέσα στη δομή του. Και όμως, για το υπόλοιπο της ζωής του, ο Χαμπλ προτίμησε να αφοσιωθεί στο πάθος που του είχε εμφυσήσει ο παππούς του χρόνια πριν, όταν του παρουσίασε το πρώτο τηλεσκόπιο. Ο Χαμπλ πέθανε το 1953 ενώ ετοιμαζόταν για μια άλλη σειρά παρατηρήσεων.
Η κόρη ενός κωφού πάστορα και η μέτρηση των αποστάσεων στο διάστημα
Το 1919, σε ηλικία 30 ετών, ο Χαμπλ άρχισε να εργάζεται στο όρος Γουίλσον, όπου εργαζόταν και ο Σάπλεϊ από το 1914, και παρέμεινε συνδεδεμένος με αυτό το αστεροσκοπείο για το υπόλοιπο της ζωής του. Εκεί χρησιμοποίησε το τηλεσκόπιο Hooker 2,5 μέτρων, το οποίο έγινε το μεγαλύτερο οπτικό όργανο στον κόσμο όταν τέθηκε σε λειτουργία το 1917. Είναι ενδιαφέρον ότι η διάμετρος του τροχιακού τηλεσκοπίου Hubble είναι πολύ παρόμοια. Προς το τέλος της ζωής του, ο Hubble συνέβαλε στην ανάπτυξη του τηλεσκοπίου Hale με κάτοπτρο άνω των 5 μέτρων. Το όργανο αυτό, που βρίσκεται στο αστεροσκοπείο Palomar στην Καλιφόρνια, έκανε το ντεμπούτο του το 1949. Ο Χαμπλ είχε την τιμή να είναι ο πρώτος παρατηρητής.
Το χόμπι του νεαρού αστρονόμου στην αυγή της μεγάλης καριέρας του ήταν η φύση των σπειροειδών νεφελωμάτων, που τότε θεωρούσαν ότι είναι οι γαλαξίες. Οι περισσότεροι αστρονόμοι πίστευαν, ακολουθούμενοι και από μη επιστημονικούς ανθρώπους, ότι επρόκειτο για αντικείμενα εντός των ορίων του Γαλαξία μας, με χαρακτήρα αέριου νεφελώματος. Ο γαλαξίας, από την άλλη πλευρά, αντιμετωπιζόταν ως ολόκληρος ο Κόσμος. Δεν γινόταν καμία αναφορά στη μεγάλης κλίμακας δομή του, στα υπερσμήνη ή στα τείχη των γαλαξιών, στα μεγάλα κενά, πόσο μάλλον στη σκοτεινή ύλη ή ενέργεια. Και η ιδέα ενός δυναμικού Σύμπαντος, ή ακόμη και μιας Μεγάλης Έκρηξης, αν και σιγόβραζε στο μυαλό θεωρητικών όπως ο Georges Lemaître από το Βέλγιο ή ο Alexander Friedmann, περίμενε ακόμη να γίνει αποδεκτή από τον επιστημονικό κόσμο.
Σε μια εποχή οπισθοδρομικών απόψεων, ακόμη και από την οπτική γωνία του σημερινού μη ειδικού, οι αστρονόμοι έλαβαν ένα αξιοσημείωτο δώρο. Από την υποτιμημένη τότε Henrietta Leavitt, κόρη ενός πάστορα, η οποία ανακάλυψε μια από τις σημαντικότερες σχέσεις στην αστρονομία ήδη από το 1912. Πρόκειται για τους λεγόμενους αστέρες τύπου Κηφείδη (π.χ. ο Πολικός Αστέρας είναι ένας τέτοιος αστέρας), για τους οποίους είναι δυνατόν να συσχετιστεί η περίοδος μεταβολής της παρατηρούμενης φωτεινότητας (περίοδος παλμού) με την πραγματική φωτεινότητα. Αυτό επιτρέπει την εξαγωγή συμπερασμάτων από τις παρατηρήσεις για την πραγματική απόσταση του Κηφείδη. Στο πρώτο μισό του 20ού αιώνα, οι παρατηρήσεις δεν ήταν ακόμη τόσο ακριβείς όσο σήμερα και η σχέση δεν ήταν τόσο καλά καθορισμένη, αλλά αυτό ήταν αρκετό για τον Hubble. Προσδιόρισε πρώτα την απόσταση του Κηφείδη, που εντοπίστηκε στον γαλαξία της Ανδρομέδας.
Αυτά δεν είναι νεφελώματα, είναι μακρινοί γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας μας
Την 1η Ιανουαρίου 1925, σε ένα συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στην Ουάσιγκτον, παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων του Hubble που είχαν γίνει από τον Οκτώβριο του 1923. Μόνο ένα συμπέρασμα μπορούσε να βγει – η Ανδρομέδα δεν είναι μέρος του Γαλαξία μας. Ο Χαμπλ δρομολόγησε έτσι μια σημαντική ανακάλυψη στην αστρονομία και έβαλε τέλος σε μια συζήτηση που διαρκούσε επί δύο αιώνες, με αποκορύφωμα το 1920. Τότε, στη Μεγάλη Συζήτηση στο Εθνικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας, οι Σάπλεϊ και Κέρτις συζήτησαν για τη φύση του σύμπαντος, το μέγεθός του και τι ήταν αυτά τα σπειροειδή νεφελώματα. Δεν υπήρξε συναίνεση, και κανένας από τους δύο δεν είχε απόλυτο δίκιο.
Ο Hubble απέδειξε ότι η Ανδρομέδα δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί ως ένα αντικείμενο που έχει σχετικά μικρό μέγεθος. Η Ανδρομέδα δεν αποδείχθηκε μόνο ότι είναι μακρινή, αλλά έπρεπε επίσης να είναι ένας γαλαξίας που μοιάζει πολύ με τον Γαλαξία μας. Ο Χαμπλ ενστάλαξε στους αστρονόμους την πίστη στη μεγάλης κλίμακας φύση του Σύμπαντος. Στα χρόνια που ακολούθησαν, τα συμπεράσματα τελειοποιήθηκαν και επεκτάθηκαν σε περισσότερα σπειροειδή νεφελώματα, τα οποία με τον καιρό αποκαλούνταν ήδη χωρίς αμφιβολία γαλαξίες. Ο Χαμπλ ανέπτυξε επίσης ένα σύστημα ταξινόμησης των τύπων γαλαξιών που χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα από τους αστρονόμους.
Στην ανακάλυψη του Χαμπλ συνέβαλαν οι υπολογισμοί του ίδιου του Σάπλεϊ. Ο τελευταίος σφάλλει προς την πλευρά της δομής του Σύμπαντος, οικειοποιούμενος μάλιστα τις ανακαλύψεις της δεσποινίδας Leavitt για τους Κηφείδες και την κοσμική σκάλα απόστασης (ένα σύνολο μεθόδων που βοηθούν στον προσδιορισμό της απόστασης στο διάστημα). Αλλά με αυτές τις γνώσεις, ήταν από τους πρώτους που προσδιόρισαν το μέγεθος του Γαλαξία και το πού βρισκόταν το κέντρο του (ο αστερισμός του Τοξότη) αρκετά καλά. Τα αποτελέσματα των Hubble και Shapley διέφεραν από τα σημερινά, καθώς ο πρώτος υποστήριζε ότι η Ανδρομέδα απέχει 900.000 έτη φωτός από τη Γη, ενώ ο δεύτερος υπολόγιζε το μέγεθος του Γαλαξία μας σε 300.000 έτη φωτός. Η διαφορά αυτή ήταν αρκετή για να εξαχθεί ένα συμπέρασμα που σήμερα θεωρείται ορόσημο στην ιστορική πορεία της αστρονομίας.
Σήμερα γνωρίζουμε ότι οι αποστάσεις και το μέγεθος είναι διαφορετικά. Ο γαλαξίας της Ανδρομέδας απέχει 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός από εμάς και ο γαλαξιακός δίσκος έχει έκταση περίπου 100.000 έτη φωτός. Αυτή η λανθασμένη εκτίμηση της απόστασης της Ανδρομέδας μεταφράστηκε σε σφάλμα στον προσδιορισμό του μεγέθους εκείνη την εποχή, το οποίο ο Hubble όρισε για αυτόν τον γαλαξία στα 45.000 έτη φωτός. Σήμερα, εκτιμούμε ότι το μέγεθος του μεγαλύτερου από τους γείτονες του Γαλαξία μας είναι περίπου τρεις φορές μεγαλύτερο.
Ένας αξιοσημείωτος αστρονόμος που δεν έζησε για να δει το βραβείο Νόμπελ
Το 1915. ο Άλμπερτ Αϊνστάιν δημοσίευσε τη γενική θεωρία της σχετικότητας. Στους τύπους που περιείχε, χρησιμοποίησε έναν παράγοντα που ονομάζεται κοσμολογική σταθερά. Χρειαζόταν για να αποφευχθεί η πιθανότητα κατάρρευσης του σύμπαντος υπό την επίδραση της δικής του βαρύτητας, η οποία προέκυπτε από τους τύπους. Αργότερα ο Αϊνστάιν θεώρησε την εισαγωγή αυτής της σταθεράς ως το μεγαλύτερο λάθος της ζωής του, αν και η εγκατάλειψή της μετά από μια επίσκεψη στο αστεροσκοπείο Mount Wilson το 1931 δεν ήταν και η πιο ατυχής λύση. Σήμερα, σε μια εποχή που οι αστροφυσικοί σκέφτονται το ζήτημα του διαστελλόμενου και ολοένα ταχύτερου Σύμπαντος, αυτού του είδους ο παράγοντας στις εξισώσεις είναι χρήσιμος.
Η διαστολή του Σύμπαντος είχε ήδη θεωρητικοποιηθεί από τους προαναφερθέντες Lemaître και Friedmann. Για τους γαλαξίες είχε επίσης παρατηρηθεί μια ερυθροποίηση που σχετίζεται με την απόστασή τους από τον παρατηρητή, αλλά ο Vest Slipher με τη μεγαλύτερη παραγωγή στον τομέα αυτό, δεν ήξερε πώς να το ντύσει αυτό σε έναν κατάλληλο τύπο. Ο Hubble τα κατάφερε με τις παρατηρήσεις του σε 46 γαλαξίες. Η εργασία του, που δημοσιεύθηκε τον Απρίλιο του 1929, περιείχε τη σχέση μεταξύ της απόστασης ενός γαλαξία και της ταχύτητας με την οποία απομακρύνεται (γνωστή σήμερα ως νόμος Hubble-Lemaître). Ο Hubble διατύπωσε όχι μόνο τη διαστολή του Σύμπαντος, αλλά ακόμη και την αρχή του Σύμπαντος όταν όλη η ύλη βρισκόταν σε ένα σημείο, κάτι που συμφωνούσε με τις προβλέψεις του Lemaître (η συμβολή του στην έννοια της Μεγάλης Έκρηξης δεν εκτιμήθηκε για πολύ καιρό).
Η έλλειψη επαρκώς ακριβών δεδομένων είχε ως αποτέλεσμα ο Hubble να εκτιμήσει λανθασμένα την ηλικία του Σύμπαντος σε μόλις 1,8 δισεκατομμύρια χρόνια και όχι σε 13,8 δισεκατομμύρια, όπως ισχυριζόμαστε σήμερα. Παρά το γεγονός αυτό και τις μεταγενέστερες αμφιβολίες του ίδιου του Hubble για τους υπολογισμούς του, έθεσε τα θεμέλια για μια θεωρία που με τον καιρό έγινε γνωστή ως θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Το όνομα αυτού του αστρονόμου χρησιμοποιείται με τη σταθερά που καθορίζει τον ρυθμό διαστολής του Κόσμου. Σήμερα, η σταθερά αυτή αποτελεί πηγή μεγάλης σύγχυσης λόγω των διαφορών στον υπολογισμό της με διαφορετικές μεθόδους (η λεγόμενη ένταση Hubble).
Η άποψη ότι το Σύμπαν ξεκίνησε με τη Μεγάλη Έκρηξη βρήκε με τη σειρά της παρατηρησιακή επιβεβαίωση στην ανακάλυψη της ακτινοβολίας των λειψάνων. Για τις παρατηρήσεις του, ο Άρνο Άλαν Πέντζιας και ο Ρόμπερτ Γούντροου Γουίλσον τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ. Ένα βραβείο που δεν δόθηκε στον Χαμπλ για να το παραλάβει. Πέθανε την ίδια χρονιά που υποβλήθηκε η υποψηφιότητά του. Αυτό ήταν το αποτέλεσμα του μακροχρόνιου αγώνα του Χαμπλ για να αναγνωριστεί η αστρονομία ως μέρος της φυσικής και να δοθεί στους αστρονόμους η ευκαιρία να λάβουν το βραβείο. Το βραβείο Νόμπελ το 1923 απονεμήθηκε με τη σειρά του στον Ρόμπερτ Μίλικαν για τον προσδιορισμό του ηλεκτρικού φορτίου του ηλεκτρονίου και την επιβεβαίωση του φωτοηλεκτρικού φαινομένου – μαζί του έκανε πρακτική άσκηση ο Χαμπλ κατά τη διάρκεια των σπουδών του.
Η κληρονομιά του Χαμπλ
Ο Κοπέρνικος μετακίνησε τη Γη και ο Χαμπλ διεύρυνε το Σύμπαν. Σήμερα, όταν πληκτρολογούμε τη φράση “κληρονομιά Χαμπλ” σε ένα πρόγραμμα περιήγησης ως αποτέλεσμα, αυτό που εμφανίζεται δεν είναι μια περίληψη των επιτευγμάτων του επιστήμονα, αλλά μια περίληψη των παρατηρήσεων του διαστημικού τηλεσκοπίου. Για τον λόγο αυτό, ο επιστήμονας αυτός μπορεί να θεωρηθεί κάπως ξεχασμένος – ακούμε πιο συχνά για το αστρονομικό εργαλείο που πήρε το όνομά του παρά για τον ίδιο τον αστρονόμο. Από την άλλη πλευρά, όμως, οι παρατηρήσεις του προαναφερθέντος τηλεσκοπίου αποτελούν την κληρονομιά ενός αστρονόμου που μας επέτρεψε να κοιτάξουμε πέρα από την αυλή μας. Οι ανακαλύψεις του Hubble ενέπνευσαν τους αστρονόμους να αναζητήσουν νέες εξηγήσεις για τα φαινόμενα και τα αντικείμενα που παρατηρούν. Θα μπορούσε επίσης να ειπωθεί ότι ο Χαμπλ μετέτρεψε τον Σάπλεϊ, έναν συνάδελφο αστρονόμο, ο οποίος ανέλαβε να καταγράψει δεκάδες χιλιάδες γαλαξίες. Ο Shapley έγινε επίσης ένθερμος υποστηρικτής της ιδέας της ομαδοποίησης αυτών των αντικειμένων σε μεγάλα σμήνη (το πλησιέστερο υπερσμήνος πήρε το όνομά του), με την οποία συμπλήρωσε το έργο του Hubble.
Οι ανακαλύψεις πριν από έναν αιώνα επηρέασαν την κοινωνία, τον πολιτισμό, ακόμη και τον τρόπο με τον οποίο γίνεται κατανοητή η πίστη. Οι άνθρωποι άρχισαν να ενδιαφέρονται περισσότερο για τον Κόσμο, για το πώς πραγματικά δημιουργήθηκε και ποιος είναι ο ρόλος του ανθρώπου σε αυτόν. Η αστρονομία έγινε μια επιστήμη που εκτιμήθηκε, γεγονός που επέτρεψε μεγαλύτερες επενδύσεις σε επίγειες και αργότερα σε διαστημικές υποδομές. Δεν είναι πλέον μόνο ο ίδιος ο αστρονόμος και η ιστορία των ανακαλύψεών του που εμπνέει από καιρό τους ανθρώπους, αλλά και οι παρατηρήσεις που γίνονται με το τηλεσκόπιο που πήρε το όνομά του προς τιμήν του. Φέτος συμπληρώνονται 35 χρόνια από την τοποθέτησή του σε γήινη τροχιά.
