Edwin Hubble

Bedeutung für die Astronomie

Edwin Powell Hubble (20. November 1889–28. September 1953) war ein US-amerikanischer Astronom und ein wichtiger Forscher der modernen Kosmologie. Er zeigte, dass der Andromedanebel M31 weit außerhalb der Milchstraße liegt, entwickelte mit der Hubble-Sequenz ein morphologisches Ordnungsschema für Galaxien und untersuchte den Zusammenhang zwischen ihrer Entfernung und ihrer Rotverschiebung.

Die nach ihm benannte Hubble-Konstante H beschreibt die Expansion des Universums. Im Standardmodell der Kosmologie kann mit ihrer Hilfe auch ein Alter des Universums angegeben werden. Außerdem trägt das Hubble-Weltraumteleskop seinen Namen.

Galaxien und Entfernungen

Hubble studierte zunächst Physik und Astronomie in Chicago und erwarb 1910 den Bachelor of Science. Danach schloss er in Oxford ein Studium der Rechtswissenschaft mit dem Master ab. Ab 1914 studierte er in Chicago Astronomie und Mathematik; 1917 wurde er promoviert.

1923 wies Hubble am Mount-Wilson-Observatorium nach, dass M31 weit außerhalb unserer Galaxis liegt. Dabei spielten Cepheiden eine zentrale Rolle: Diese veränderlichen Sterne dienten als Entfernungskriterium. Seine Ergebnisse legte er zur Jahreswende 1924/25 der American Astronomical Society vor; sie wurden dort am 1. Januar 1925 vorgetragen.

Hubble entwickelte außerdem die Hubble-Sequenz zur Einordnung von Galaxien nach ihrer Form. Am 30. August 1935 entdeckte er den Asteroiden Cincinnati. Er starb am 28. September 1953 im Alter von 63 Jahren an einem Schlaganfall, als er Beobachtungsnächte am Palomar-Observatorium vorbereitete.

Verteilung der Galaxien

Hubble bezeichnete Galaxien in seinem Text als „Nebel“. Im Kleinen ist ihre Verteilung sehr ungleichmäßig: Es gibt einzelne Galaxien, Paare, Gruppen und Galaxienhaufen. Die Milchstraße bildet mit den Magellanwolken ein Dreiersystem, das zusammen mit weiteren Galaxien zur „lokalen Gruppe“ gehört. Zur damaligen Zeit ließ sich das Cepheiden-Entfernungskriterium nur auf diese Gruppe anwenden.

Bei der Betrachtung großer Himmels- oder Raumbereiche gleichen sich die kleinräumigen Unterschiede jedoch aus. Daraus folgerte Hubble eine annähernd gleichmäßige Verteilung im Großen, die sogenannte Homogenität des Raumes.

Die Beobachtung wird durch örtliche Verdunklung eingeschränkt. Große Staub- und Gaswolken in der Milchstraße, besonders in der galaktischen Ebene, verdecken weiter entfernte Sterne und Galaxien. Für die Verteilung in der Tiefe verglich Hubble die Anzahl der Galaxien in aufeinanderfolgenden Helligkeitsstufen mit den zugehörigen Raumvolumina. Da beide Größen im gleichen Verhältnis zunahmen, schloss er auf eine gleichmäßige räumliche Verteilung.

Rotverschiebung und Entfernung

Galaxien zeigen im Allgemeinen sonnenähnliche Absorptionsspektren. Ein Absorptionsspektrum enthält dunkle Linien bei bestimmten Wellenlängen, weil Stoffe Licht absorbieren. Wegen des schwachen Galaxienlichts waren nur kurze Spektren messbar; erkennbar blieben unter anderem die H- und K-Linie des Kalziums, die G-Bande des Eisens und einige Wasserstofflinien.

Die Spektrallinien vieler Galaxien sind gegenüber nahen Lichtquellen zum roten Bereich verschoben. Diese Rotverschiebung nimmt durchschnittlich zu, wenn die scheinbare Helligkeit abnimmt. Da die scheinbare Helligkeit näherungsweise als Maß für die Entfernung verwendet wurde, ergab sich ein linearer Zusammenhang: Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto größer ist ihre Rotverschiebung.

Deutet man die Verschiebung als Dopplereffekt, entfernen sich fast alle beobachteten Galaxien von uns; ihre Geschwindigkeit ist proportional zu ihrer Entfernung. Hubble sprach vorsichtig von „scheinbarer Geschwindigkeit“, weil er sich nicht auf eine physikalische Erklärung festlegen wollte.

Georges Lemaître hatte bereits im Juni 1927 aus der räumlichen Verteilung und Rotverschiebung der Galaxien eine Expansion des Weltalls im Einklang mit Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie abgeleitet. Hubble veröffentlichte 1929 denselben linearen Zusammenhang mit zusätzlichen Daten, zog daraus aber nicht die Schlussfolgerung einer Expansion. Dennoch wird die Entdeckung in der öffentlichen Wahrnehmung häufig Hubble statt Lemaître zugeschrieben. Hubble und Milton Humason bauten dabei auf Messungen Vesto Sliphers auf.

Ehrungen und Namensgebungen

Hubble wurde 1927 in die National Academy of Sciences und 1929 in die American Philosophical Society gewählt. Er erhielt 1935 die Barnard-Medaille und 1940 die Goldmedaille der Royal Astronomical Society. 1949 wurde er korrespondierendes Mitglied der Académie des sciences; 1953 wurde er für den Nobelpreis für Physik vorgeschlagen.

Nach ihm wurden der Asteroid (2069) Hubble, der Mondkrater Hubble, das 1983 benannte Hubble-Weltraumteleskop und 2003 der Mount Hubble in der Antarktis benannt.