Edwin Hubble

Edwin Powell Hubble (20 novembre 1889 – 28 septembre 1953) était un astronome américain qui a contribué de manière significative au développement de l'astronomie extragalactique et de la cosmologie d'observation.

Edwin Powell Hubble (20 novembre 1889 - 28 septembre 1953) était un astronome américain. Il a joué un rôle crucial dans l'établissement des domaines de l'astronomie extragalactique et de la cosmologie d'observation.

Hubble a démontré que de nombreuses entités célestes, auparavant classées comme « nébuleuses » et présumées être des nuages ​​interstellaires de poussière et de gaz, étaient en fait des galaxies distinctes situées au-delà de la Voie lactée. Sa méthodologie pour déterminer les distances galactiques et extragalactiques reposait sur la corrélation directe robuste entre la luminosité d'une variable céphéide classique et sa période de pulsation, une relation identifiée par Henrietta Swan Leavitt en 1908.

En 1929, Hubble a étayé le principe selon lequel la vitesse de récession d'une galaxie est directement proportionnelle à sa distance à la Terre. Ce phénomène, appelé par la suite loi de Hubble, avait été initialement posé par Georges Lemaître deux ans auparavant. Les implications de la loi de Hubble suggèrent un univers en expansion. De plus, une décennie plus tôt, l'astronome américain Vesto Slipher avait présenté des données empiriques initiales indiquant un redshift significatif dans la lumière émise par plusieurs de ces nébuleuses, signifiant ainsi des vitesses de récession substantielles.

L'héritage de Hubble est principalement associé au télescope spatial Hubble, nommé en son honneur, dont un modèle est bien en évidence exposé dans sa ville natale de Marshfield, Missouri.

Petite enfance et éducation

Né à Marshfield, Missouri, en 1889, Edwin Hubble était le fils de Virginia Lee Hubble (née James) (1864-1934) et de John Powell Hubble, directeur d'assurance. La famille a déménagé à Wheaton, dans l'Illinois, en 1900. Au cours de sa jeunesse, Hubble était plus réputé pour ses capacités athlétiques que pour ses aptitudes académiques, malgré des notes louables dans toutes les matières, à l'exception de l'orthographe. Athlète très talentueux, il a participé au baseball, au football et à l'athlétisme tout au long de ses années d'études secondaires et collégiales. En 1906, il a obtenu sept premières places et une troisième place lors d'une seule épreuve d'athlétisme au lycée. Sur le terrain de basket, il a fait preuve de polyvalence, jouant à différents postes, du centre au tireur. En 1907, Hubble a dirigé l'équipe de basket-ball de l'Université de Chicago lors de son premier championnat de la Big Ten Conference.

Études de premier cycle

À l'Université de Chicago, les études universitaires de Hubble se sont concentrées sur les mathématiques, l'astronomie et la philosophie, aboutissant à un baccalauréat ès sciences en 1910. Pendant un an, il a été étudiant assistant de laboratoire auprès du physicien Robert Millikan, qui deviendra plus tard lauréat du prix Nobel. Hubble a également été initié à la fraternité Kappa Sigma. En tant que boursier Rhodes, il a ensuite consacré trois ans à étudier la jurisprudence au Queen's College d'Oxford, respectant ainsi un engagement pris envers son père malade, plutôt que de poursuivre des études scientifiques. Il a ensuite intégré des études de littérature et d'espagnol, obtenant finalement une maîtrise.

En 1909, le père de Hubble a déménagé la famille de Chicago, dans l'Illinois, à Shelbyville, dans le Kentucky, à la recherche d'une petite ville, avant de finalement s'installer dans la ville voisine de Louisville. Son père est décédé à l'hiver 1913, alors qu'Edwin était en Angleterre. L'été suivant, Edwin est retourné aux États-Unis pour s'occuper de sa mère, de ses deux sœurs et de son frère cadet, en plus de son frère William. La famille a ensuite déménagé sur Everett Avenue, dans le quartier des Highlands de Louisville, pour accueillir Edwin et William.

Malgré un profond intérêt pour l'astronomie, Hubble, en tant que fils dévoué, a accédé au souhait de son père de poursuivre des études de droit, d'abord à l'Université de Chicago, puis à l'Université d'Oxford. Durant cette période, il a également suivi des cours de mathématiques et de sciences. Après le décès de son père en 1913, Edwin revint d'Oxford dans le Midwest, mais n'avait pas l'envie de pratiquer le droit. Par conséquent, il a accepté un poste d'enseignant à la New Albany High School à New Albany, Indiana, où il enseigne l'espagnol, la physique et les mathématiques, et entraîne également l'équipe de basket-ball des garçons. Après une année d'enseignement secondaire, il s'est inscrit à une école supérieure, animée par un ancien professeur de l'Université de Chicago, pour étudier l'astronomie à l'Observatoire Yerkes de l'université. Il a obtenu son doctorat. en 1921, avec une thèse intitulée « Enquêtes photographiques sur les nébuleuses faibles ». À Yerkes, il a utilisé le télescope réfracteur de 40 pouces, construit par George Ellery Hale en 1897, et un télescope réflecteur innovant de 26 pouces (61 cm).

Études doctorales

Après que les États-Unis ont déclaré la guerre à l'Allemagne en 1917, Hubble a accéléré l'achèvement de son doctorat. thèse pour faciliter son enrôlement militaire. Hubble s'est enrôlé dans l'armée américaine et a été déployé dans la 86e division nouvellement formée, où il a occupé un poste au sein du 2e bataillon du 343e régiment d'infanterie. Il atteint le grade de major et fut jugé éligible pour un déploiement outre-mer le 9 juillet 1918 ; la 86e Division était déployée outre-mer ; cependant, il ne s'est pas engagé dans le combat, car son personnel a ensuite été réaffecté en remplacement à d'autres unités. Après la fin de la Première Guerre mondiale, Hubble entreprit une année d'études supérieures à l'Université de Cambridge, reprenant ainsi ses recherches astronomiques.

Carrière

En 1919, George Ellery Hale, fondateur et directeur de l'observatoire du mont Wilson de la Carnegie Institution for Science, près de Pasadena, en Californie, a étendu ses fonctions à Hubble. Hubble a maintenu son affiliation avec le mont Wilson jusqu'à sa disparition en 1953. Avant son décès, Hubble a été le premier astronome à utiliser le télescope à réflecteur Hale de 5,1 m récemment mis en service à l'observatoire Palomar près de San Diego, en Californie.

Hubble a également servi comme employé civil pour l'armée américaine à la branche balistique externe du laboratoire de recherche balistique, située à Aberdeen Proving Ground à Maryland, tout au long de la Seconde Guerre mondiale. À ce titre, il a supervisé des recherches approfondies en balistique extérieure, contribuant ainsi à améliorer la puissance de feu efficace des bombes et des projectiles. Ses contributions ont été complétées par ses innovations personnelles en matière d'instrumentation balistique extérieure ; Il a notamment développé la caméra-horloge à grande vitesse, une avancée qui a permis une étude approfondie des caractéristiques en vol des bombes et des projectiles à faible vitesse. Les résultats de ses enquêtes ont contribué à affiner la conception, les performances et l’efficacité militaire des bombes et des roquettes. Pour ces contributions, il a reçu la Légion du Mérite.

Découvertes

L'Univers s'étend au-delà de la Voie Lactée

L'arrivée d'Edwin Hubble à l'observatoire du mont Wilson, en Californie, en 1919, a coïncidé approximativement avec l'achèvement du télescope Hooker de 100 pouces (2,5 m), alors le plus grand au monde. Durant cette période, la compréhension cosmologique prédominante postulait que l'univers était uniquement composé de la Voie lactée.

En utilisant le télescope Hooker du mont Wilson, Hubble a identifié les variables céphéides, une classe de bougies standards découvertes précédemment par Henrietta Swan Leavitt. En comparant leur luminosité apparente avec leur luminosité intrinsèque, les astronomes peuvent déterminer leur distance à la Terre. Hubble a détecté des Céphéides dans plusieurs nébuleuses, notamment la nébuleuse d'Andromède et la nébuleuse du Triangle. Ses observations de 1924 démontrèrent de manière concluante que ces nébuleuses étaient beaucoup trop éloignées pour résider dans la Voie Lactée, les établissant ainsi comme des galaxies indépendantes au-delà de la nôtre ; par conséquent, elles ne sont plus classées comme nébuleuses.

Ce concept a été initialement émis en 1755 avec la publication de Histoire générale de la nature et théorie des cieux d'Emmanuel Kant. L'hypothèse de Hubble s'est heurtée à une résistance significative de la part de l'establishment astronomique contemporain, en particulier de la part de Harlow Shapley, affilié à l'Université Harvard. Malgré cette opposition, Hubble, alors âgé de trente-cinq ans, a d'abord diffusé ses découvertes dans le The New York Times le 23 novembre 1924, puis les a présentées à la communauté astronomique plus large lors de la réunion de l'American Astronomical Society le 1er janvier 1925. La publication officielle des résultats de Hubble concernant la galaxie d'Andromède dans une revue scientifique à comité de lecture n'a eu lieu que lorsque 1929.

Les découvertes de Hubble ont profondément modifié la compréhension scientifique dominante de l'univers. Les partisans affirment que l'identification par Hubble des nébuleuses extragalactiques a établi un cadre fondamental pour les recherches astronomiques ultérieures. Malgré le scepticisme initial de certains collègues éminents, Hubble a procédé à la publication de ses découvertes. Cette recherche publiée lui a valu le prix de l'Association américaine et une récompense monétaire de cinq cents dollars de Burton E. Livingston, représentant le Comité des récompenses.

Hubble a également développé le système prédominant de classification galactique, les catégorisant en fonction de leurs caractéristiques morphologiques observées dans l'imagerie photographique. Ces catégories galactiques distinctes ont été organisées dans ce qui est maintenant reconnu comme la séquence de Hubble.

La relation Redshift-Distance

Hubble a ensuite calculé les distances jusqu'à 24 nébuleuses extragalactiques, en utilisant diverses méthodologies. En 1929, il étudia la corrélation entre ces distances et leurs vitesses radiales, dérivées des redshifts observés. Bien que ses estimations de distance soient désormais reconnues comme étant sous-estimées jusqu'à un facteur sept environ, principalement en raison de problèmes tels que l'identification erronée de nuages ​​de gaz brillants comme des étoiles ou l'incapacité de distinguer les différents types de variables céphéides, ses mesures ont maintenu une relation proportionnelle aux distances réelles. En intégrant ses données de distance aux mesures de redshift galactique obtenues par Vesto Slipher et son assistant Milton L. Humason, Hubble a identifié une relation approximativement linéaire entre les distances galactiques et leurs vitesses radiales (ajustées pour le mouvement solaire), une découverte appelée par la suite la loi de Hubble.

Cette observation impliquait que la vitesse de séparation relative entre deux galaxies augmentait proportionnellement à leur distance. Interprétée de cette manière, l'analyse de Hubble de 46 galaxies a donné une valeur constante de Hubble de 500 km/s/Mpc. Ce chiffre dépasse largement les valeurs acceptées contemporaines, telles que 74 km/s/Mpc (dérivées de la méthode de l'échelle de distance cosmique) ou 68 km/s/Mpc (obtenues via la méthode CMB), un écart attribué aux inexactitudes de ses étalonnages de distance initiaux.

Malgré ces résultats, la cause sous-jacente du redshift est restée ambiguë. Georges Lemaître, s'appuyant sur les équations de la relativité générale d'Einstein, a prédit théoriquement la relation redshift-distance et a ensuite publié des preuves observationnelles à l'appui, précédant de deux ans la loi de Hubble. Bien que Lemaître ait employé des termes comme « vitesses » dans sa publication et « vitesses radiales apparentes » dans son introduction, il a ensuite émis des réserves quant à leur interprétation comme étant des vitesses réelles. En 1931, il communiqua son point de vue sur les implications théoriques de la corrélation redshift-distance dans une lettre au cosmologiste néerlandais Willem de Sitter :

"M. Humason et moi sommes tous deux profondément sensibles à votre aimable appréciation des articles sur les vitesses et les distances des nébuleuses. Nous utilisons le terme vitesses "apparentes" pour souligner les caractéristiques empiriques de la corrélation. L'interprétation, à notre avis, devrait être laissée à vous et aux très rares autres personnes compétentes pour discuter de la question avec autorité."

Actuellement, ces « vitesses apparentes » sont généralement comprises comme une augmentation de la distance propre résultant de l'expansion de l'univers. La lumière qui se propage à travers une métrique en expansion subit un redshift de type Hubble, un processus distinct de l'effet Doppler. Néanmoins, pour les galaxies proches, ces deux mécanismes peuvent être considérés comme des descriptions équivalentes, liées par une transformation de coordonnées.

Au cours des années 1930, Hubble s'est efforcé de déterminer la distribution des galaxies et la courbure spatiale de l'univers. Ses données collectées suggéraient initialement un univers plat et homogène, mais un écart par rapport à la planéité est devenu apparent lors de redshifts importants. Allan Sandage a noté :

"Hubble pensait que ses données de comptage donnaient un résultat plus raisonnable concernant la courbure spatiale si la correction du redshift était effectuée en supposant qu'il n'y avait pas de récession. Jusqu'à la fin de ses écrits, il a maintenu cette position, favorisant (ou à tout le moins gardant ouvert) le modèle dans lequel aucune véritable expansion n'existe, et par conséquent que le redshift 'représente un principe de la nature jusqu'ici non reconnu.'"

Des défauts méthodologiques dans la technique d'enquête de Hubble ont contribué à l'écart observé par rapport à la planéité à des redshifts élevés. Plus précisément, son approche n’a pas tenu compte des variations de luminosité galactique causées par l’évolution des galaxies. Auparavant, en 1917, la théorie naissante de la relativité générale d'Albert Einstein suggérait que l'univers devait soit s'étendre, soit se contracter. Réticent à accepter cette implication de ses propres équations, Einstein a incorporé une constante cosmologique – un « facteur de truquage » – pour contourner ce « problème » perçu. Après avoir pris connaissance des observations de redshift de Hubble, Einstein a rapidement reconnu la véracité de l'expansion prédite par la relativité générale, remarquant plus tard que la modification de ses équations constituait « la plus grande erreur de [sa] vie ». Lors de son "1931"

Edwin Hubble a également identifié l'astéroïde 1373 Cincinnati le 30 août 1935. En 1936, il est l'auteur de deux ouvrages importants, L'approche observationnelle de la cosmologie et Le royaume des nébuleuses, qui élucident ses méthodologies en astronomie extragalactique et présentent sa perspective historique sur le domaine.

En décembre En 1941, Hubble informa l'Association américaine pour l'avancement de la science qu'une étude observationnelle de six ans menée avec le télescope du Mont Wilson avait produit des données incompatibles avec la théorie de l'expansion de l'univers. Un rapport du Los Angeles Times sur les déclarations de Hubble le citait affirmant : « Les nébuleuses ne pouvaient pas être réparties uniformément, comme le montre le télescope, et néanmoins correspondre à l'idée d'explosion. Les explications qui tentent de contourner ce que voit le grand télescope, dit-il, ne parviennent pas à tenir. L'explosion, par exemple, aurait dû commencer longtemps après la création de la Terre, et peut-être même après l'apparition de la première vie ici. " Cette perspective a été influencée par le calcul de la constante par Hubble, qui aurait placé le Big Bang environ deux milliards d'années dans le passé.

Vie personnelle

Le 26 février 1924, Hubble épousa Grace Lillian (Burke) Leib (1889-1980), fille de John Patrick et Luella (Kepford) Burke.

Bien que Hubble ait été élevé dans la tradition chrétienne protestante, certaines déclarations ultérieures indiquent un certain degré d'incertitude religieuse.

Santé et décès

En juillet 1949, alors qu'il était en vacances dans le Colorado, Hubble fut victime d'un infarctus du myocarde. Sa femme lui a prodigué des soins et il a ensuite suivi un régime alimentaire et un régime de travail adaptés. Le 28 septembre 1953, il succombe à une thrombose cérébrale, un caillot de sang dans son cerveau, à Saint-Marin, en Californie. Aucun service funéraire n'a eu lieu et sa femme a choisi de ne pas divulguer son dernier lieu de repos.

La majorité des documents d'archives de Hubble, y compris sa correspondance, ses photographies, ses cahiers, ses journaux d'observation et d'autres documents, sont conservés à la bibliothèque Huntington à Saint-Marin, en Californie. Ces documents ont été légués par son épouse, Grace Burke Hubble, après sa mort en 1980.

Controverses

Allégations concernant la priorité de Lemaître

En 2011, la revue scientifique Nature a publié des allégations suggérant l'implication potentielle de Hubble dans l'omission de sections cruciales de la traduction anglaise de 1931 de l'article de Lemaître de 1927. Cet article original avait articulé ce qui est devenu plus tard connu sous le nom de loi de Hubble et fourni des preuves empiriques. Les historiens cités dans l'article ont exprimé leur scepticisme quant à savoir si ces suppressions constituaient un effort délibéré pour garantir la priorité de Hubble. Néanmoins, l'astronome observationnel Sidney van den Bergh a publié plus tard des recherches affirmant que, même si elles avaient été exécutées par un traducteur, les omissions auraient pu être intentionnelles.

En novembre 2011, l'astronome Mario Livio a annoncé dans Nature la découverte d'une lettre dans les archives de Lemaître, qui indiquait que Lemaître lui-même avait effectué la rédaction. Lemaître n'aurait perçu aucune utilité à republier les découvertes scientifiques que Hubble avait déjà présentées en 1929. Malgré cela, il reste un fait historique que la formulation de la loi par Lemaître a été publiée en français deux ans avant la publication de Hubble.

Plaidoyer pour le prix Nobel

Du vivant de Hubble, le prix Nobel de physique n'englobait pas la recherche astronomique. Hubble a consacré une partie importante de sa carrière ultérieure à plaider en faveur de la reclassification de l'astronomie en tant que sous-discipline de la physique, plutôt qu'en domaine scientifique distinct. Sa principale motivation était de permettre aux astronomes, y compris lui-même, d'être reconnus par le Comité Nobel pour leurs progrès en astrophysique. Cette entreprise n'a pas réussi de son vivant ; cependant, peu de temps après son décès, le comité du prix Nobel a déterminé que les contributions astronomiques seraient admissibles au prix de physique. Néanmoins, les prix Nobel ne sont pas décernés à titre posthume.

Honneurs

Récompenses

• Prix Newcomb Cleveland (1924) ;
• Médaille Bruce (1938) ;
• Médaille Franklin (1939) ;
• Médaille d'or de la Royal Astronomical Society (1940) ;
• Légion du mérite pour contributions exceptionnelles à la recherche balistique (1946).

Distinctions

• Membre élu de l'Académie nationale des sciences des États-Unis (1927) ;
• Membre élu de l'American Philosophical Society (1929).

Homonoms

• Astéroïde 2069 Hubble ;
• Le cratère lunaire Hubble ;
• Le télescope spatial Hubble en orbite ;
• Le planétarium Edwin P. Hubble, situé au sein du lycée Edward R. Murrow à Brooklyn, New York ;
• L'autoroute Edwin Hubble, qui désigne le segment de l'Interstate 44 traversant sa ville natale de Marshfield, dans le Missouri ;
• Hubble Middle School, un établissement d'enseignement public de Wheaton, dans l'Illinois, où il a résidé à partir de l'âge de onze ans.

Timbre-poste

Le 6 mars 2008, le service postal des États-Unis a émis un timbre de 41 cents commémorant Hubble dans le cadre d'une feuille "Scientifiques américains", conçue par l'artiste Victor Stabin. La citation qui l'accompagne indique :

L'astronome Edwin Hubble (1889-1953), souvent reconnu comme un « pionnier des étoiles lointaines », a joué un rôle déterminant dans l'élucidation de la nature immense et complexe de l'univers. Ses recherches rigoureuses sur les nébuleuses spirales ont démontré de manière concluante l'existence de galaxies au-delà de la Voie lactée. On suppose que s'il n'était pas décédé subitement en 1953, Hubble aurait reçu le prix Nobel de physique pour cette année-là.

(L'affirmation concernant son potentiel prix Nobel en 1953 est probablement inexacte, malgré sa nomination pour le prix cette année-là.)

D'autres scientifiques éminents figurant sur la feuille de timbres « American Scientists » incluent la biochimiste Gerty Cori, le chimiste Linus Pauling et le physicien John Bardeen.

Reconnaissances notables supplémentaires

• En 1934, il a prononcé la conférence Halley à l'Université d'Oxford.
• Intronisé au Hall of Famous Missourians en 2003.
• En vedette dans la série de timbres américains "American Scientists" 2008, d'une valeur de 0,41 $.
• Intronisé au Temple de la renommée du basket-ball de l'Indiana en 2017.

Représentations culturelles

La production théâtrale Creation's Birthday, écrite par le physicien de Cornell Hasan Padamsee, raconte le récit biographique de Hubble.

Références

Références

Bartusiak, Marcia. Le jour où nous avons trouvé l'univers. New York : Panthéon, 2009.

• Bartusiak, Marcia. Le jour où nous avons trouvé l'univers. New York : Panthéon, 2009.
• Christianson, Gale. Edwin Hubble : Marin des nébuleuses. Farrar Straus & Giroux (New York, août 1995).
• Hubble, E. P. L'approche observationnelle de la cosmologie. Oxford, 1937.
• Hubble, Edwin Powell (1982) [1936]. Le royaume des nébuleuses. Conférences commémoratives de Mme Hepsa Ely Silliman, 25. New Haven, Connecticut : Yale University Press. ISBN 9780300025002. OCLC 611263346.Hubble, Edwin (1929). "Une relation entre la distance et la vitesse radiale parmi les nébuleuses extra-galactiques." PNAS. 15 (3) : 168–173. Code bibliographique :1929PNAS...15..168H. est ce que je :10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160.Osterbrock, Donald E., Joel A. Gwinn et Ronald S. Brashear (juillet 1993). "Edwin Hubble et l'univers en expansion." Scientifique américain. 269 (1) : 84–89. Bibcode:1993SciAm.269a..84O. est ce que je:10.1038/scientificamerican0793-84.
  • Profil horaire
  • Biographie d'Edwin Hubble – écrite par Allan Sandage
  • Hubble Bio de l'American Physical Society archivée le 5 juillet 2008 sur la Wayback Machine
  • Edwin Hubble – Le problème de l'univers en expansion, 1942