Edwin Hubble

Edwin Powell Hubble (20 novembre 1889 – 28 settembre 1953) è stato un astronomo americano che ha contribuito in modo significativo allo sviluppo dell'astronomia extragalattica e della cosmologia osservativa.

Edwin Powell Hubble (20 novembre 1889 – 28 settembre 1953) è stato un astronomo americano. Ha svolto un ruolo cruciale nello stabilire i campi dell'astronomia extragalattica e della cosmologia osservativa.

Hubble ha dimostrato che numerose entità celesti, precedentemente classificate come "nebulose" e presunte nubi interstellari di polvere e gas, erano in realtà galassie distinte situate oltre la Via Lattea. La sua metodologia per determinare le distanze galattiche ed extragalattiche si basava sulla solida correlazione diretta tra la luminosità di una variabile Cefeide classica e il suo periodo di pulsazione, una relazione identificata da Henrietta Swan Leavitt nel 1908.

Nel 1929, Hubble ha dimostrato il principio secondo cui la velocità di recessione di una galassia è direttamente proporzionale alla sua distanza dalla Terra. Questo fenomeno, successivamente denominato legge di Hubble, era stato inizialmente ipotizzato da Georges Lemaître due anni prima. Le implicazioni della legge di Hubble suggeriscono un universo in espansione. Inoltre, un decennio prima, l'astronomo americano Vesto Slipher aveva presentato i primi dati empirici che indicavano un significativo spostamento verso il rosso della luce emessa da molte di queste nebulose, indicando così velocità di recessione sostanziali.

L'eredità di Hubble è prevalentemente associata al telescopio spaziale Hubble, chiamato in suo onore, un modello del quale è ben esposto nella sua città natale di Marshfield, nel Missouri.

Primi anni di vita e istruzione

Nato a Marshfield, Missouri, nel 1889, Edwin Hubble era il figlio di Virginia Lee Hubble (nata James) (1864-1934) e John Powell Hubble, un dirigente assicurativo. La famiglia si trasferì a Wheaton, Illinois, nel 1900. Durante la sua giovinezza, Hubble era più rinomato per le sue capacità atletiche che per la sua attitudine accademica, nonostante avesse ottenuto voti encomiabili in tutte le materie tranne l'ortografia. Un atleta di grande talento, ha partecipato al baseball, al football e all'atletica leggera durante gli anni del liceo e del collegio. Nel 1906, si assicurò sette primi posti e un terzo posto in un singolo evento di atletica leggera delle scuole superiori. Sul campo da basket ha dimostrato versatilità, ricoprendo diversi ruoli, dal centro alla guardia tiratrice. Nel 1907, Hubble fu il capitano della squadra di basket dell'Università di Chicago al suo primo campionato Big Ten Conference.

Studi universitari

All'Università di Chicago, le attività accademiche di Hubble si concentrarono su matematica, astronomia e filosofia, culminando in un Bachelor of Science nel 1910. Per un anno lavorò come studente assistente di laboratorio sotto il fisico Robert Millikan, che in seguito sarebbe diventato un premio Nobel. Hubble fu anche iniziato alla confraternita Kappa Sigma. Come Rhodes Scholar, successivamente dedicò tre anni allo studio di giurisprudenza al Queen's College di Oxford, adempiendo a un impegno preso con il padre malato, piuttosto che perseguire la scienza. Successivamente incorporò studi di letteratura e spagnolo, ottenendo infine un master.

Nel 1909, il padre di Hubble trasferì la famiglia da Chicago, Illinois, a Shelbyville, Kentucky, alla ricerca di un ambiente cittadino più piccolo, prima di stabilirsi definitivamente nella vicina Louisville. Suo padre morì nell'inverno del 1913, durante il mandato di Edwin in Inghilterra. L'estate successiva, Edwin tornò negli Stati Uniti per prendersi cura di sua madre, di due sorelle e del fratello minore, oltre a suo fratello William. Successivamente la famiglia si trasferì a Everett Avenue, nel quartiere delle Highlands di Louisville, per ospitare Edwin e William.

Nonostante un profondo interesse per l'astronomia, Hubble, da figlio devoto, obbedì al desiderio del padre di fargli proseguire gli studi legali, inizialmente all'Università di Chicago e successivamente all'Università di Oxford. Durante questo periodo seguì anche corsi di matematica e scienze. Dopo la morte di suo padre nel 1913, Edwin tornò nel Midwest da Oxford ma non aveva l'inclinazione a esercitare la professione legale. Di conseguenza, accettò un posto di insegnante presso la New Albany High School di New Albany, Indiana, insegnando spagnolo, fisica e matematica e allenando anche la squadra di basket maschile. Dopo un anno di istruzione secondaria, si iscrisse alla scuola di specializzazione, facilitata da un ex professore dell'Università di Chicago, per studiare astronomia presso l'Osservatorio Yerkes dell'università. Ha conseguito il dottorato di ricerca. nel 1921, con una tesi intitolata "Investigazioni fotografiche su nebulose deboli". A Yerkes utilizzò il telescopio rifrattore da 40 pollici, costruito da George Ellery Hale nel 1897, e un innovativo telescopio riflettore da 26 pollici (61 cm).

Studi di dottorato

Dopo che gli Stati Uniti dichiararono guerra alla Germania nel 1917, Hubble accelerò il completamento del suo dottorato di ricerca. tesi per facilitare il suo arruolamento militare. Hubble si arruolò nell'esercito degli Stati Uniti e fu schierato nella neonata 86a divisione, dove ricoprì una posizione all'interno del 2° battaglione, 343° reggimento di fanteria. Raggiunse il grado di maggiore e fu ritenuto idoneo al dispiegamento all'estero il 9 luglio 1918; l'86a Divisione fu schierata all'estero; tuttavia, non partecipò al combattimento, poiché il suo personale fu successivamente riassegnato in sostituzione ad altre unità. Dopo la conclusione della prima guerra mondiale, Hubble intraprese un anno di studi post-laurea presso l'Università di Cambridge, riprendendo la sua ricerca astronomica.

Carriera

Nel 1919, George Ellery Hale, fondatore e direttore dell'Osservatorio Mount Wilson della Carnegie Institution for Science vicino a Pasadena, in California, estese un incarico di staff a Hubble. Hubble mantenne la sua affiliazione con Mount Wilson fino alla sua morte nel 1953. Prima della sua scomparsa, Hubble fu il primo astronomo a utilizzare il telescopio riflettore Hale da 200 pollici (5,1 m) recentemente commissionato presso l'Osservatorio Palomar vicino a San Diego, in California.

Hubble prestò servizio anche come impiegato civile per l'esercito degli Stati Uniti presso l'External Ballistics Branch del Ballistic Research Laboratory, situato ad Aberdeen Proving Ground nel Maryland, durante tutta la seconda guerra mondiale. In questa veste, ha supervisionato ricerche approfondite sulla balistica esterna, contribuendo a migliorare la potenza di fuoco effettiva di bombe e proiettili. I suoi contributi furono aumentati dalle sue innovazioni personali nella strumentazione balistica esterna; in particolare, sviluppò la fotocamera con orologio ad alta velocità, un progresso che consentì uno studio completo delle caratteristiche di volo delle bombe e dei proiettili a bassa velocità. I risultati delle sue indagini furono determinanti nel perfezionare la progettazione, le prestazioni e l'efficacia militare di bombe e razzi. Per questi contributi gli è stata assegnata la Legione al merito.

Scoperte

L'universo si estende oltre la Via Lattea

L'arrivo di Edwin Hubble all'Osservatorio di Mount Wilson, in California, nel 1919 coincise approssimativamente con il completamento del telescopio Hooker da 2,5 m (100 pollici), allora il più grande del mondo. Durante questo periodo, la visione cosmologica predominante postulava che l'universo fosse composto esclusivamente dalla Via Lattea.

Utilizzando il telescopio Hooker del Monte Wilson, Hubble ha identificato le variabili Cefeidi, una classe di candele standard precedentemente scoperte da Henrietta Swan Leavitt. Confrontando la loro luminosità apparente con la loro luminosità intrinseca, gli astronomi possono determinare la loro distanza dalla Terra. Hubble ha rilevato Cefeidi all'interno di diverse nebulose, in particolare la Nebulosa di Andromeda e la Nebulosa del Triangolo. Le sue osservazioni del 1924 dimostrarono in modo definitivo che queste nebulose erano troppo remote per risiedere all'interno della Via Lattea, stabilendole come galassie indipendenti oltre la nostra; di conseguenza, non sono più classificate come nebulose.

Questo concetto fu inizialmente ipotizzato nel 1755 con la pubblicazione della Storia generale della natura e teoria dei cieli di Immanuel Kant. L'ipotesi di Hubble incontrò una significativa resistenza da parte dell'establishment astronomico contemporaneo, in particolare da parte di Harlow Shapley, che era affiliato all'Università di Harvard. Nonostante questa opposizione, Hubble, allora trentacinquenne, diffuse per la prima volta le sue scoperte sul New York Times il 23 novembre, 1924, presentandole successivamente alla comunità astronomica più ampia al convegno dell'American Astronomical Society il 1 gennaio 1925. La pubblicazione formale dei risultati di Hubble riguardanti la galassia di Andromeda in una rivista scientifica sottoposta a peer review non avvenne fino a quando 1929.

Le scoperte di Hubble alterarono profondamente la comprensione scientifica prevalente dell'universo. I sostenitori affermano che l'identificazione di nebulose extragalattiche da parte di Hubble ha stabilito un quadro fondamentale per la successiva ricerca astronomica. Nonostante lo scetticismo iniziale di alcuni eminenti colleghi, Hubble procedette con la pubblicazione delle sue scoperte. Questa ricerca pubblicata gli è valsa l'American Association Prize e un premio in denaro di cinquecento dollari da parte di Burton E. Livingston, in rappresentanza del Committee on Awards.

Hubble ha anche sviluppato il sistema predominante per la classificazione galattica, classificandoli in base alle loro caratteristiche morfologiche osservate nelle immagini fotografiche. Queste distinte categorie galattiche furono organizzate in quella che ora è riconosciuta come la sequenza di Hubble.

La relazione Redshift-Distanza

Hubble ha successivamente calcolato le distanze di 24 nebulose extragalattiche, utilizzando diverse metodologie. Nel 1929 investigò la correlazione tra queste distanze e le loro velocità radiali, derivate dagli spostamenti verso il rosso osservati. Sebbene le sue stime delle distanze siano ora riconosciute come sottostimate di un fattore fino a circa sette, principalmente a causa di problemi come l’errata identificazione delle nubi di gas luminose come stelle o la mancata distinzione tra diversi tipi di variabili Cefeidi, le sue misurazioni mantenevano una relazione proporzionale con le distanze effettive. Integrando i suoi dati sulla distanza con le misurazioni dello spostamento verso il rosso galattico ottenute da Vesto Slipher e dal suo assistente Milton L. Humason, Hubble identificò una relazione approssimativamente lineare tra le distanze galattiche e le loro velocità radiali (aggiustate per il movimento solare), una scoperta successivamente denominata Legge di Hubble.

Questa osservazione implicava che la velocità di separazione relativa tra due galassie qualsiasi aumentava proporzionalmente alla loro distanza. Interpretata in questo modo, l'analisi di Hubble di 46 galassie ha prodotto un valore della costante di Hubble di 500 km/s/Mpc. Questa cifra supera significativamente i valori accettati contemporanei, come 74 km/s/Mpc (derivato dal metodo della scala della distanza cosmica) o 68 km/s/Mpc (ottenuti tramite il metodo CMB), una discrepanza attribuita a imprecisioni nelle sue calibrazioni iniziali della distanza.

Nonostante questi risultati, la causa sottostante dello spostamento verso il rosso è rimasta ambigua. Georges Lemaître, attingendo alle equazioni della relatività generale di Einstein, predisse teoricamente la relazione spostamento verso il rosso-distanza e successivamente pubblicò prove osservative a sostegno di essa, precedendo di due anni la legge di Hubble. Sebbene Lemaître abbia utilizzato termini come "velocità" nella sua pubblicazione e "velocità radiali apparenti" nella sua introduzione, in seguito espresse riserve riguardo alla loro interpretazione come velocità effettive. Nel 1931 comunicò la sua prospettiva sulle implicazioni teoriche della correlazione spostamento verso il rosso-distanza in una lettera al cosmologo olandese Willem de Sitter:

"Il signor Humason e io siamo entrambi profondamente consapevoli del tuo gentile apprezzamento degli articoli sulle velocità e distanze delle nebulose. Usiamo il termine velocità 'apparenti' per enfatizzare le caratteristiche empiriche della correlazione. L'interpretazione, riteniamo, dovrebbe essere lasciata a te e ai pochissimi altri che sono competenti a discutere la questione con autorità."

Attualmente, queste "velocità apparenti" sono generalmente intese come un aumento della distanza propria derivante dall'espansione dell'universo. La luce che si propaga attraverso una metrica in espansione subisce uno spostamento verso il rosso di tipo Hubble, un processo distinto dall'effetto Doppler. Tuttavia, per le galassie vicine, questi due meccanismi possono essere considerati descrizioni equivalenti, legate da una trasformazione di coordinate.

Durante gli anni '30, Hubble si dedicò ad accertare la distribuzione delle galassie e la curvatura spaziale dell'universo. I dati raccolti inizialmente suggerivano un universo piatto e omogeneo, ma un allontanamento dalla piattezza divenne evidente in corrispondenza di spostamenti verso il rosso significativi. Allan Sandage ha osservato:

"Hubble credeva che i suoi dati di conteggio fornissero un risultato più ragionevole riguardo alla curvatura spaziale se la correzione dello spostamento verso il rosso veniva effettuata presupponendo l'assenza di recessione. Fino alla fine dei suoi scritti, mantenne questa posizione, favorendo (o almeno mantenendo aperto) il modello in cui non esiste una vera espansione, e quindi che lo spostamento verso il rosso 'rappresenta un principio della natura fino ad ora non riconosciuto.'"

Difetti metodologici nella tecnica di rilevamento di Hubble hanno contribuito alla deviazione osservata dalla planarità ad elevati spostamenti verso il rosso. Nello specifico, il suo approccio non è riuscito a tenere conto delle variazioni nella luminosità galattica causate dall’evoluzione delle galassie. In precedenza, nel 1917, la nascente teoria della relatività generale di Albert Einstein aveva suggerito che l’universo dovesse espandersi o contrarsi. Riluttante ad accettare questa implicazione delle sue stesse equazioni, Einstein incorporò una costante cosmologica - un "fattore di confusione" - per aggirare questo percepito "problema". Dopo aver appreso delle osservazioni dello spostamento verso il rosso di Hubble, Einstein riconobbe subito la veridicità dell'espansione prevista dalla relatività generale, sottolineando in seguito che alterare le sue equazioni costituiva "il più grande errore della [sua] vita". Durante il suo 1931 "

Edwin Hubble identificò anche l'asteroide 1373 Cincinnati il 30 agosto 1935. Nel 1936, fu autore di due opere significative, The Observational Approach to Cosmology e The Realm of the Nebulae, che delucidarono le sue metodologie nell'astronomia extragalattica e presentarono la sua prospettiva storica sul campo.

Nel mese di dicembre Nel 1941, Hubble informò l'American Association for the Advancement of Science che uno studio osservazionale di sei anni condotto con il telescopio Mount Wilson aveva prodotto dati incoerenti con la teoria dell'universo in espansione. Un rapporto del Los Angeles Times sulle dichiarazioni di Hubble citava la sua affermazione: "Le nebulose non potrebbero essere distribuite uniformemente, come mostra il telescopio, e tuttavia si adattano all'idea dell'esplosione. Le spiegazioni che cercano di aggirare ciò che vede il grande telescopio, ha detto, non reggono. L'esplosione, ad esempio, avrebbe dovuto iniziare molto tempo dopo la creazione della terra, e forse anche dopo che qui apparve la prima vita." Questa prospettiva è stata influenzata dal calcolo della costante di Hubble, che avrebbe collocato il Big Bang a circa due miliardi di anni nel passato.

Vita personale

Il 26 febbraio 1924, Hubble sposò Grace Lillian (Burke) Leib (1889–1980), figlia di John Patrick e Luella (Kepford) Burke.

Sebbene Hubble sia cresciuto all'interno della tradizione cristiana protestante, alcune dichiarazioni successive indicano un certo grado di incertezza religiosa.

Salute e morte

Nel luglio 1949, mentre era in vacanza in Colorado, Hubble ebbe un infarto miocardico. Sua moglie gli ha prestato assistenza e successivamente ha aderito a una dieta e a un regime di lavoro adeguati. Il 28 settembre 1953 morì di trombosi cerebrale, un coagulo di sangue nel cervello, a San Marino, in California. Non fu celebrato alcun servizio funebre e sua moglie scelse di non rivelare la sua ultima dimora.

La maggior parte dei materiali d'archivio di Hubble, inclusa la sua corrispondenza, fotografie, taccuini, registri di osservazione e altri documenti, sono conservati presso la Biblioteca Huntington a San Marino, in California. Questi materiali furono lasciati in eredità dalla moglie, Grace Burke Hubble, dopo la sua morte nel 1980.

Controversie

Accuse riguardanti la priorità di Lemaître

Nel 2011, la rivista scientifica Nature ha pubblicato accuse che suggerivano il potenziale coinvolgimento di Hubble nell'omissione di sezioni cruciali dalla traduzione inglese del 1931 dell'articolo di Lemaître del 1927. Questo articolo originale aveva articolato quella che successivamente divenne nota come la legge di Hubble e fornì prove empiriche. Gli storici citati nell'articolo hanno espresso scetticismo riguardo al fatto che queste redazioni costituissero uno sforzo deliberato per garantire la priorità di Hubble. Tuttavia, l'astronomo osservativo Sidney van den Bergh pubblicò in seguito una ricerca in cui affermava che, anche se eseguite da un traduttore, le omissioni avrebbero potuto comunque essere intenzionali.

Nel novembre 2011, l'astronomo Mario Livio annunciò su Nature la scoperta di una lettera all'interno dell'archivio Lemaître, che indicava che Lemaître stesso aveva eseguito la redazione. Secondo quanto riferito, Lemaître non percepiva alcuna utilità nel ripubblicare le scoperte scientifiche che Hubble aveva già presentato nel 1929. Nonostante ciò, resta un fatto storico che la formulazione della legge da parte di Lemaître fu pubblicata in francese due anni prima della pubblicazione di Hubble.

Difesa del Premio Nobel

Per tutta la vita di Hubble, il Premio Nobel per la fisica non ha riguardato la ricerca astronomica. Hubble dedicò una parte significativa della sua successiva carriera a sostenere la riclassificazione dell'astronomia come sottodisciplina della fisica, piuttosto che come campo scientifico distinto. La sua motivazione principale era consentire agli astronomi, compreso lui stesso, di ricevere il riconoscimento dal Comitato per il Nobel per i loro progressi nel campo dell'astrofisica. Questo sforzo non ebbe successo durante la sua vita; tuttavia, poco dopo la sua scomparsa, il Comitato del Premio Nobel stabilì che i contributi astronomici avrebbero potuto qualificarsi per il premio di fisica. Tuttavia, i premi Nobel non vengono conferiti postumi.

Lodi

Premi

• Premio Newcomb Cleveland (1924);
• Medaglia Bruce (1938);
• Medaglia Franklin (1939);
• Medaglia d'oro della Royal Astronomical Society (1940);
• Legione al merito per i contributi eccezionali alla ricerca balistica (1946).

Distinzioni

• Membro eletto dell'Accademia nazionale delle scienze degli Stati Uniti (1927);
• Membro eletto dell'American Philosophical Society (1929).

Nomi

• Asteroide 2069 Hubble;
• Il cratere lunare Hubble;
• Il telescopio spaziale Hubble in orbita;
• Il planetario Edwin P. Hubble, situato all'interno della Edward R. Murrow High School di Brooklyn, New York;
• La Edwin Hubble Highway, che designa il segmento dell'Interstate 44 che attraversa la sua città natale di Marshfield, Missouri;
• Hubble Middle School, un istituto scolastico pubblico a Wheaton, Illinois, dove risiedeva dall'età di undici anni in poi.

Francobollo

Il 6 marzo 2008, il servizio postale degli Stati Uniti ha emesso un francobollo da 41 centesimi commemorativo di Hubble come parte di un foglio "Scienziati americani", disegnato dall'artista Victor Stabin. La citazione allegata afferma:

L'astronomo Edwin Hubble (1889–1953), spesso riconosciuto come un "pioniere delle stelle lontane", è stato determinante nel chiarire la natura immensa e intricata dell'universo. Le sue rigorose indagini sulle nebulose a spirale dimostrarono in modo definitivo l'esistenza di galassie oltre la Via Lattea. Si ipotizza che se non fosse morto inaspettatamente nel 1953, Hubble avrebbe ricevuto il Premio Nobel per la fisica per quell'anno.

(L'affermazione riguardante la sua potenziale vincita del Premio Nobel nel 1953 è probabilmente inaccurata, nonostante la sua nomina per il premio durante quell'anno.)

Altri illustri scienziati presenti sul foglio di francobolli "American Scientists" includono il biochimico Gerty Cori, il chimico Linus Pauling e il fisico John Bardeen.

Ulteriori riconoscimenti degni di nota

• Nel 1934 tenne la Halley Lecture presso l'Università di Oxford.
• Inserito nella Hall of Famous Missourians nel 2003.
• Presentati nella serie di francobolli statunitensi "American Scientists" del 2008, del valore di $ 0,41.
• Inserito nella Indiana Basketball Hall of Fame nel 2017.

Rappresentazioni culturali

La produzione teatrale Creation's Birthday, scritta dal fisico della Cornell Hasan Padamsee, racconta la narrativa biografica di Hubble.

Riferimenti

Riferimenti

Bartusiak, Marcia. Il giorno in cui trovammo l'universo. New York: Pantheon, 2009.

• Bartusiak, Marcia. Il giorno in cui trovammo l'universo. New York: Pantheon, 2009.
• Christianson, Gale. Edwin Hubble: Marinaio delle Nebulose. Farrar Straus & Giroux (New York, agosto 1995).
• Hubble, E. P. L'approccio osservativo alla cosmologia. Oxford, 1937.
• Hubble, Edwin Powell (1982) [1936]. Il regno delle nebulose. Lezioni commemorative della signora Hepsa Ely Silliman, 25. New Haven, Connecticut: Yale University Press. ISBN 9780300025002. OCLC 611263346.Hubble, Edwin (1929). "Una relazione tra distanza e velocità radiale nelle nebulose extragalattiche." PNAS. 15 (3): 168–173. Codice Bib:1929PNAS...15..168H. doi:10.1073/pnas.15.3.168. PMC 522427. PMID 16577160.
• Osterbrock, Donald E., Joel A. Gwinn e Ronald S. Brashear (luglio 1993). "Edwin Hubble e l'universo in espansione." Scientifico americano. 269 (1): 84–89. Codice Bib:1993SciAm.269a..84O. doi:10.1038/scientificamerican0793-84.
  • Profilo temporale
  • Biografia di Edwin Hubble – Scritta da Allan Sandage
  • Biografia di Hubble dell'American Physical Society Archiviata il 5 luglio 2008 in Internet Archive.
  • Edwin Hubble – Il problema dell'universo in espansione, 1942