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DESCUBRIMIENTOS CIENTÍFICOS MÁS IMPORTANTES
Ley de Hubble. Historia y esencia del descubrimiento científico.
Directorio / Los descubrimientos científicos más importantes. “En 1744, el astrónomo suizo de Shezo e independientemente en 1826 Olbers formularon la siguiente paradoja”, escribe T. Regge en su libro, “que condujo a la crisis de los entonces ingenuos modelos cosmológicos: imagina que el espacio alrededor de la Tierra es infinito , eterno e invariable y que está uniformemente lleno de estrellas, y su densidad es en promedio constante. Con la ayuda de cálculos simples, Szezo y Olbers demostraron que la cantidad total de luz enviada a la Tierra por las estrellas debe ser infinita, por lo que el cielo nocturno no será negro, sino, por decirlo suavemente, inundado de luz. Para deshacerse de su paradoja, asumieron la existencia de vastas nebulosas errantes y opacas en el espacio, oscureciendo las estrellas más distantes. De hecho, no hay manera de salir de la situación: al absorber la luz de las estrellas, las nebulosas inevitablemente se calentarían y ellas mismas emitirían luz al igual que las estrellas. Entonces, si el principio cosmológico es cierto, entonces no podemos aceptar la idea de Aristóteles de un universo eterno e inmutable. Aquí, como en el caso de la relatividad, la naturaleza parece preferir la simetría en su desarrollo, antes que la imaginaria perfección aristotélica. Sin embargo, el golpe más serio a la inviolabilidad del Universo no lo asestó la teoría de la evolución estelar, sino los resultados de las mediciones de las velocidades de retroceso de las galaxias obtenidas por el gran astrónomo estadounidense Edwin Hubble. Edwin Hubble (1889–1953) nació en el pequeño pueblo de Marshfield, Missouri, hijo de John Powell Hubble, un agente de seguros, y su esposa, Virginia Lee James. Edwin se interesó pronto por la astronomía, probablemente bajo la influencia de su abuelo materno, quien se construyó un pequeño telescopio. Edwin se graduó de la escuela secundaria en 1906. A la edad de dieciséis años, Hubble ingresó a la Universidad de Chicago, que entonces era una de las diez mejores instituciones educativas de los Estados Unidos. El astrónomo F.R. Multon, autor de la conocida teoría del origen del sistema solar. Tuvo una gran influencia en la posterior elección del Hubble. Después de graduarse de la universidad, Hubble logró obtener una beca Rhodes e ir a Inglaterra durante tres años para continuar su educación. Sin embargo, en lugar de ciencias naturales, tuvo que estudiar derecho en Cambridge. En el verano de 1913, Edwin regresó a su tierra natal, pero nunca se convirtió en abogado. Hubble se esforzó por la ciencia y regresó a la Universidad de Chicago, donde en el Observatorio Yerk, bajo la dirección del profesor Frost, preparó una disertación para un doctorado. Su trabajo fue un estudio estadístico de tenues nebulosas espirales en varias partes del cielo y no fue particularmente original. Pero incluso entonces Hubble compartió la opinión de que "las espirales son sistemas estelares a distancias que a menudo se miden en millones de años luz". En ese momento, se acercaba un gran evento en astronomía: el Observatorio Mount Wilson, que estaba encabezado por el notable organizador de la ciencia D.E. Hale, se estaba preparando para encargar el telescopio más grande: un reflector de cien pulgadas (250 cm, aprox. Aut.). Entre otros, Hubble recibió una invitación para trabajar en el observatorio. Sin embargo, en la primavera de 1917, cuando estaba terminando su tesis, Estados Unidos entró en la Primera Guerra Mundial. El joven científico declinó la invitación y se ofreció como voluntario para el ejército. Como parte de la Fuerza Expedicionaria Estadounidense, el Mayor Hubble terminó en Europa en el otoño de 1918, poco antes del final de la guerra, y no tuvo tiempo de participar en las hostilidades. En el verano de 1919, el Hubble se desmovilizó y se apresuró a ir a Pasadena para aceptar la invitación de Hale. En el observatorio, Hubble comenzó a estudiar nebulosas, enfocándose primero en objetos visibles en la banda de la Vía Láctea. En la antología “Book of Primary Sources on Astronomy and Astrophysics, 1900-1975” de K. Lang y O. Gingerich (EE.UU.), que reprodujo las investigaciones más destacadas de tres cuartas partes del siglo XX, se sitúan tres trabajos de Hubble, y el primero de ellos es un trabajo sobre la clasificación de las nebulosas extragalácticas. Los otros dos se relacionan con el establecimiento de la naturaleza de estas nebulosas y el descubrimiento de la ley del corrimiento al rojo. En 1923, Hubble comenzó a observar la nebulosa en la constelación de Andrómeda con reflectores de 6822 y XNUMX pulgadas. El científico concluyó que la gran Nebulosa de Andrómeda es de hecho otro sistema estelar. Hubble obtuvo los mismos resultados para la nebulosa MOS XNUMX y la nebulosa Triangulum. Aunque varios astrónomos pronto se dieron cuenta del descubrimiento del Hubble, el anuncio oficial se hizo recién el 1 de enero de 1925, cuando G. Ressel leyó el informe del Hubble en el congreso de la Sociedad Astronómica Estadounidense. El célebre astrónomo D. Stebbins escribió que el informe del Hubble "expandió cien veces el volumen del mundo material y resolvió definitivamente la larga disputa sobre la naturaleza de las espirales, demostrando que se trata de gigantescos conjuntos de estrellas, casi comparables en tamaño a nuestra propia Galaxia". ." Ahora el Universo apareció ante los astrónomos como un espacio lleno de islas estelares: galaxias. Ya un establecimiento de la verdadera naturaleza de las nebulosas determinó el lugar del Hubble en la historia de la astronomía. Pero le tocó en suerte un logro aún más destacado: el descubrimiento de la ley del corrimiento al rojo. Los estudios espectrales de "nebulosas" espirales y elípticas se iniciaron en 1912 sobre la base de tales consideraciones1 si realmente están ubicadas fuera de nuestra Galaxia, entonces no participan en su rotación y por lo tanto sus velocidades radiales indicarán el movimiento del Sol. Se esperaba que estas velocidades fueran del orden de 200-300 kilómetros por segundo, es decir, corresponderían a la velocidad del Sol alrededor del centro de la Galaxia. Mientras tanto, con algunas excepciones, las velocidades radiales de las galaxias resultaron ser mucho más altas: se midieron en miles y decenas de miles de kilómetros por segundo. A mediados de enero de 1929, en Proceedings of the US National Academy of Sciences, Hubble presentó una breve nota titulada "Sobre la relación entre la distancia y la velocidad radial de las nebulosas extragalácticas". En ese momento, Hubble ya tenía la capacidad de comparar la velocidad de una galaxia con su distancia para 36 objetos. Resultó que estas dos cantidades están relacionadas por la condición de proporcionalidad directa: la velocidad es igual a la distancia multiplicada por la constante de Hubble. Esta expresión se llama ley de Hubble. El científico en 1929 determinó el valor numérico de la constante de Hubble en 500 km/(s x Mpc). Sin embargo, se equivocó al establecer las distancias a las galaxias. Después de múltiples correcciones y refinamientos de estas distancias, el valor numérico de la constante de Hubble ahora se considera de 50 km/(s x Mpc). El Observatorio Mount Wilson comenzó a determinar las velocidades radiales de galaxias cada vez más distantes. En 1936, M. Humason publicó datos de cien nebulosas. Se registró una velocidad récord de 42 kilómetros por segundo de un miembro del distante cúmulo de galaxias en la Osa Mayor. Pero este ya era el límite del telescopio de 000 pulgadas. Se necesitaban herramientas más poderosas. "Puedes abordar el tema de la expansión del cosmos por Hubble utilizando imágenes más familiares e intuitivas”, dice T. Regge. "Por ejemplo, imagina soldados alineados en un cuadrado con un intervalo de 1 metro, de modo que este intervalo aumente a 2 metros. Cualquiera que sea la forma en que se ejecute la orden, la velocidad relativa de dos soldados parados uno al lado del otro será de 1 m/min, y la velocidad relativa de dos soldados parados a una distancia de 100 metros entre sí será de 100 m/ min , si tenemos en cuenta que la distancia entre ellos aumentará de 100 a 200 metros. Por lo tanto, la velocidad de eliminación mutua es proporcional a la distancia. Tenga en cuenta que después de la expansión de las filas, el principio cosmológico sigue siendo válido: "soldado galaxias" todavía están distribuidas uniformemente, y las mismas proporciones entre diferentes distancias mutuas. El único inconveniente de nuestra comparación es que en la práctica uno de los soldados permanece siempre inmóvil en el centro del cuadrado, mientras que el resto se dispersa a velocidades mayores cuanto mayor es la distancia que los separa del centro. En el espacio, sin embargo, no hay hitos contra los cuales se puedan realizar mediciones absolutas de la velocidad; La teoría de la relatividad nos priva de tal oportunidad: todos pueden comparar su movimiento solo con el movimiento de quienes caminan a su lado, y al mismo tiempo le parecerá que están huyendo de él. Vemos, por tanto, que la ley de Hubble asegura que el principio cosmológico permanece invariable en todo momento, y esto nos confirma en la opinión de que tanto la ley como el propio principio son efectivamente válidos. Otro ejemplo de imagen intuitiva es la explosión de una bomba; en este caso, cuanto más rápido vuele el fragmento, más lejos volará. Un momento después de la propia explosión, vemos que los fragmentos se distribuyen de acuerdo con la ley de Hubble, es decir, sus velocidades son proporcionales a sus distancias. Aquí, sin embargo, se viola el principio cosmológico, ya que si nos alejamos lo suficiente del lugar de la explosión, no veremos ningún fragmento. Así es como se sugiere el término más famoso de la cosmología moderna "big bang". Según estas ideas, hace unos 20 mil millones de años, toda la materia del Universo se reunió en un punto, a partir del cual comenzó la rápida expansión del Universo a los tamaños modernos. La ley de Hubble fue reconocida casi de inmediato en la ciencia. La importancia del descubrimiento de Hubble fue muy apreciada. Einstein. En enero de 1931, escribió: "Las nuevas observaciones de Hubble y Humason sobre el corrimiento al rojo... hacen plausible que la estructura general del universo no sea estacionaria". El descubrimiento de Hubble finalmente destruyó la idea que había existido desde la época de Aristóteles sobre un Universo estático e inquebrantable. Actualmente, la ley de Hubble se usa para determinar las distancias a galaxias y cuásares distantes. Autor: Samin D.K.
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