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        埃德溫·哈勃:觀測宇宙學(xué)的開拓者

        2024-01-18 07:05:42幻棠
        太空探索 2024年1期
        關(guān)鍵詞:哈勃天文學(xué)銀河系

        文/幻棠

        ▲ 青年時期的埃德溫·哈勃

        ▲ 埃德溫·哈勃

        人類對宇宙的認(rèn)知過程與一個嬰兒了解周遭世界的過程并無兩樣,都是在不斷的觀察中逐漸形成,是一個不斷發(fā)現(xiàn)和糾錯的過程。在埃德溫·哈勃提出自己對宇宙的新觀點(diǎn)之前,人類一直認(rèn)為宇宙只有銀河系,是他的發(fā)現(xiàn),幫助人類打開了宇宙認(rèn)知的廣闊之門。

        1889 年,埃德溫·哈勃生于美國密蘇里州馬歇爾菲爾德。他在那里度過了美好的童年,小小的他對未知懷有很濃厚的興趣,并且有很強(qiáng)烈的探索精神。埃德溫·哈勃最喜歡“科幻之父”儒勒·凡爾納的《海底兩萬里》,那個未知世界令他沉迷。這種似乎天生就有的好奇心為他后來持續(xù)觀測宇宙提供了非常有力的支撐。

        向往星空的埃德溫·哈勃在校成績優(yōu)異。他在芝加哥大學(xué)主修了數(shù)學(xué)及天文學(xué),1910 年順利獲得了理學(xué)學(xué)士學(xué)位。盡管埃德溫·哈勃很喜歡天文學(xué),但是他拿到羅德獎學(xué)金后還是遵從了父親的遺愿,去牛津大學(xué)學(xué)習(xí)了法律、文學(xué)和西班牙語。1913 年,埃德溫·哈勃在肯塔基州路易斯維爾城開辦了一家法律事務(wù)所,當(dāng)起了律師。

        不過,這種情況并沒有持續(xù)太久。很快,埃德溫·哈勃便發(fā)現(xiàn),當(dāng)律師并不是自己內(nèi)心真正所向。研究天文學(xué)的渴望促使他放棄律師職業(yè),選擇了去威斯康星州的耶克斯天文臺讀研究生,并且依靠這里的工作,重新回到了芝加哥大學(xué),攻讀天文學(xué)博士學(xué)位。研究生期間,他的主要研究課題是“微弱星云的攝影研究”,這為他后來的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

        1917 年,28 歲的埃德溫·哈勃順利畢業(yè)。這一年,美國正在歐洲打第一次世界大戰(zhàn)。埃德溫·哈勃的職業(yè)又出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折,他加入了美軍,并在法國服役。埃德溫·哈勃很快晉升為少校,不幸的是他在戰(zhàn)斗中受傷,不得不在1919 年退伍。退伍后,埃德溫·哈勃又想起了心心念念的天文學(xué),立即穿著制服前往威爾遜山天文臺,并從此開始了他后半生的天文學(xué)家生涯。

        ▲ 威爾遜山口徑1.52 米和2.54 米望遠(yuǎn)鏡

        ▲ 埃德溫·哈勃正在使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測

        20 世紀(jì)20 年代早期,天文圖像中形狀奇怪、模糊的螺旋狀天體是天文學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn),大家都在討論這些是什么。當(dāng)時,人們普遍認(rèn)為,它們是一種被稱為星云的氣體云。埃德溫·哈勃進(jìn)行的第一次觀測用的是直徑1.52 米的望遠(yuǎn)鏡,觀測對象是銀河系里的星云。經(jīng)過長時間的觀測,他對星云提出了自己的觀點(diǎn)。他說:“那些來自星云的光的確來自星云附近的恒星。星云系原子云和塵埃云,不像恒星那么熱,但會發(fā)光。”

        不久后,埃德溫·哈勃開始利用直徑達(dá)2.5 米的胡克望遠(yuǎn)鏡來觀測星空。胡克望遠(yuǎn)鏡是一種反射式望遠(yuǎn)鏡,在此后的30 年間,一直是世界上最大的望遠(yuǎn)鏡。毫無疑問,胡克望遠(yuǎn)鏡連接了哈勃與星空。

        1923 年,在胡克望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片中,埃德溫·哈勃仔細(xì)觀察了仙女座星云,發(fā)現(xiàn)其所包含的恒星與我們銀河系中的類似,只是更暗。通過比較造父變星的亮度變化,埃德溫·哈勃確定在銀河系之外可能還存在其他星系。此后,他繼續(xù)以仙女座星云為觀測對象進(jìn)行研究,最終估算出仙女座星云的距離近90 萬光年。這么遙遠(yuǎn)的距離意味著,仙女座星云不再局限于銀河系內(nèi),而是一個河外星系。埃德溫·哈勃的發(fā)現(xiàn)打破了一直以來“整個宇宙包括所有恒星都在銀河系中”的人類認(rèn)知,在天文界引起了軒然大波。此后幾年里,埃德溫·哈勃又發(fā)現(xiàn)了其他星系,使得大家意識到:銀河系只是宇宙中眾多星系的一部分,宇宙遠(yuǎn)比原來想象中的更加遼闊。

        證明宇宙中存在河外星系是埃德溫·哈勃的一個偉大成就,改變了人類對宇宙的認(rèn)知,但是這并非他人生中唯一的高光時刻。埃德溫·哈勃并未止步于此。

        接下來,埃德溫·哈勃不僅根據(jù)觀測建立了星系分類系統(tǒng),而且還發(fā)現(xiàn)了宇宙膨脹的現(xiàn)象,提出了哈勃定理。這些源于埃德溫·哈勃對星系光譜的研究。埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn),星系之間的距離越遠(yuǎn),星系移動的速度就越快,因此,他提出了“宇宙在快速膨脹”的設(shè)想。并且,他和同事的共同努力證明了這個設(shè)想,確定了哈勃常數(shù)?,F(xiàn)在,這個定理和哈勃常數(shù)早就被以他的名字命名的哈勃望遠(yuǎn)鏡的空間觀測所證實(shí)。

        如今,雖然埃德溫·哈勃人已逝去,但他關(guān)于宇宙的觀點(diǎn)和貢獻(xiàn)仍然陪伴著人類認(rèn)知的成長,激勵著人類探索更遙遠(yuǎn)的太空。

        ▲ 這個底片顯示仙女座星云一定屬于另一個星系

        ▲ 埃德溫·哈勃不僅根據(jù)觀測建立了星系分類系統(tǒng),而且還發(fā)現(xiàn)了宇宙膨脹的現(xiàn)象,提出了哈勃定理,

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