哈勃和他的星系宇宙

黑白照片上，埃德溫·哈勃正在抽煙

誰是埃德溫·哈勃？

埃德溫·哈勃是一位天文學(xué)家，他出生于1889年11月20日，今天正值他132歲誕辰。著名的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡就是以他的名字命名。他幫助我們定義了現(xiàn)代宇宙學(xué)。

哈勃就讀于芝加哥大學(xué)，主修科學(xué)卻多才多藝。為了履行對(duì)已逝父親的承諾，他又學(xué)習(xí)了法律。同時(shí)，他也是一位重量級(jí)的業(yè)余拳擊手，不過據(jù)說他放棄了成為職業(yè)選手的機(jī)會(huì)。之后，作為一名研究生，他回到了威斯康星州的葉凱士天文臺(tái)進(jìn)行科學(xué)研究。1919年，哈勃接受了加利福尼亞州著名的威爾遜山天文臺(tái)的職位，到1953年去世的時(shí)候他一直在那里工作。哈勃去世前不久，他曾在加利福尼亞州圣地亞哥附近的帕洛馬天文臺(tái)使用海爾望遠(yuǎn)鏡，他是第一位使用這架新建成望遠(yuǎn)鏡的天文學(xué)家。當(dāng)時(shí)200英寸（5.1米）的海爾望遠(yuǎn)鏡是全世界最大的望遠(yuǎn)鏡。

哈勃幫助天文學(xué)家們認(rèn)識(shí)到，我們生活在一個(gè)不斷膨脹的宇宙中，處于其中的每個(gè)星系都在遠(yuǎn)離彼此。這一發(fā)現(xiàn)多年來一直被稱為哈勃定律。簡(jiǎn)單來說，該定律表明：星系距離我們?cè)竭h(yuǎn)，遠(yuǎn)離我們的速度越快。這是我們現(xiàn)代宇宙學(xué)的核心。整個(gè)宇宙包括空間、時(shí)間和事件都被認(rèn)為誕生于一次大爆炸中。

2008年，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）一致決定將哈勃定律改名為哈勃—勒馬特定律。下面將詳細(xì)介紹這一變化的情況。

在黑色的背景下有模糊的多色斑點(diǎn)和上下的白色文本。這張圖片是2012年發(fā)布的哈勃極端深場(chǎng)。在我們的銀河系之外，幾乎上面的每個(gè)光點(diǎn)都是一個(gè)獨(dú)立的星系。

埃德溫·哈勃在天文學(xué)史上的特殊地位

一百年前，大多數(shù)天文學(xué)家相信整個(gè)宇宙僅由一個(gè)星系組成：即我們的銀河系。二十世紀(jì)二十年代，哈勃是最早認(rèn)識(shí)到在銀河系的邊界之外有一個(gè)星系宇宙。在當(dāng)時(shí)看來，這是多么地不可思議。

埃德溫·哈勃在朦朧的光斑中發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)被叫做仙女座的星云。具體來說，哈勃觀察到了變化的恒星，它們的亮度是可變的。他測(cè)量了恒星明暗變化的時(shí)間。從亮起的時(shí)間起，他計(jì)算了恒星的固有亮度，從而他可以測(cè)算出距離。就在那時(shí)，他意識(shí)到了這個(gè)星云中的星系其實(shí)離我們很遠(yuǎn)，遠(yuǎn)到它并不存在于我們星系中。

那時(shí)，很多天文學(xué)家相信仙女座星云存在于在銀河系的邊緣，是一個(gè)正在形成的“太陽系”。哈勃卻證明了這個(gè)亮斑其實(shí)屬于另一個(gè)星系。多虧了哈勃，讓我們了解到仙女座星系。它也是銀河系之外離我們最近的大漩渦星系。

仙女座星系

仙女座星系位于銀河系外大約250萬光年的距離。我們也知道，在太空中周圍數(shù)十億光年外有其他星系的存在。對(duì)于二十世紀(jì)二十年代的人們來說，這是一次思想的啟迪。當(dāng)天文學(xué)家們得知像仙女座星云一樣的旋渦星云是獨(dú)立的星系時(shí)，我們對(duì)宇宙的認(rèn)知就更廣闊了。

在眾多恒星中，它呈傾斜旋渦狀的橢圓形，有明亮的中心，并且旁邊有兩個(gè)明亮的光斑。

仙女座星系和兩個(gè)衛(wèi)星星系被通過強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡觀察到。在哈勃的時(shí)代里，天文學(xué)家認(rèn)為這顆天體位于我們自己的銀河系。而哈勃使用一類稱為造父變星的變星去表明了仙女座星系在宇宙中是一個(gè)恒星的島嶼，它存在于我們銀河系之外。圖像出自美國國家光學(xué)天文臺(tái)。

進(jìn)入膨脹的宇宙。

但是這個(gè)巨大的宇宙到底是是靜止的、膨脹的、還是收縮的呢？

這個(gè)答案涉及到整個(gè)星系的光。天文學(xué)家觀察到遙遠(yuǎn)星系的譜線均有紅移現(xiàn)象。他們推斷這種紅移是這個(gè)星系正在遠(yuǎn)離我們的信號(hào)。哈勃和他的同事們將距離估計(jì)值與其他星系的紅移進(jìn)行了比較。在1929年3月15日，哈勃公布了他的發(fā)現(xiàn)，距離我們最遠(yuǎn)的星系相比于最近的星系，遠(yuǎn)離我們的速度更快。

這就是最初我們對(duì)于哈勃定律的了解。

據(jù)說阿爾伯特·愛因斯坦聽到哈勃的發(fā)現(xiàn)很高興。愛因斯坦相對(duì)論暗示了宇宙要么在膨脹要么在收縮。然而，愛因斯坦本人不同意了這一觀點(diǎn)。相反，他更傾向于接受宇宙是靜止的且永恒的觀點(diǎn)。

當(dāng)哈勃提出宇宙膨脹的證據(jù)時(shí)，愛因斯坦接受了這個(gè)想法。他稱自己堅(jiān)持舊觀念是“最大的錯(cuò)誤”。

埃德溫·哈勃一個(gè)人，坐在一個(gè)大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡里。

埃德溫·哈勃在帕洛馬爾山200英寸望遠(yuǎn)鏡頂部的觀察者管道里。人們認(rèn)為望遠(yuǎn)鏡是一個(gè)1948年投入使用的科技成就，就像今天的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡一樣。圖片由威爾遜山和帕洛馬爾天文臺(tái)/AIP提供。

將埃德溫·哈勃定律更名為哈勃勒馬定律

在2018年十月下旬，國際天文聯(lián)合會(huì)的成員投票決定將哈勃定律改名為哈勃勒馬定律。這一變化歸功于比利時(shí)牧師和天文學(xué)家喬治·勒馬特。在4060名有投票權(quán)的天文學(xué)家（約11072名合格成員）中，78%的人贊同這一變化。

二十世紀(jì)二十年代，在哈勃公布他發(fā)現(xiàn)的前兩年，喬治·勒馬特就提出了宇宙的膨脹是如何造成了星系以與其距離成比例的速度遠(yuǎn)離地球。勒馬特是一位比利時(shí)天主教牧師、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家，也是盧旺達(dá)天主教大學(xué)物理學(xué)教授。在哈勃之前，他就描述了星系的衰退速度和它的距離之間的關(guān)系。

勒馬特因他的成就，在專業(yè)的天文學(xué)家和科學(xué)史學(xué)生中被廣為熟知。伊麗莎白·吉布尼于2018年10月30日在《自然》雜志上撰文，談到國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)對(duì)勒馬特的認(rèn)可；

國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）前秘書長皮耶羅·本維努蒂曾提議改名。但他告訴《自然》雜志，新術(shù)語只是一個(gè)建議，并提出，如果人們繼續(xù)使用哈勃定律的名稱，沒有人會(huì)反對(duì)。

我們將追蹤天文學(xué)家和他們的學(xué)生是否會(huì)慢慢地改用哈勃-勒馬定律，而不是哈勃定律。2018年11月，在IAU投票后不久，谷歌瀏覽器里查詢到119000條關(guān)于該名字的搜索結(jié)果。迄今為止，仍舊沒有太多關(guān)于“哈勃-勒馬定律”的搜索結(jié)果。

從《自然》上我們可以了解到更多：哈勃定律中的比利時(shí)牧師改名

喬治·勒馬特戴著黑帽子和眼鏡

1927年，比利時(shí)牧師和天文學(xué)家喬治·勒馬特發(fā)表了一篇關(guān)于宇宙膨脹的文章。圖像通過埃米利奧·塞格雷視覺檔案/AIP/SPL/自然。

重要的是，埃德溫·哈勃的出現(xiàn)改變了我們的觀念。他發(fā)現(xiàn)了在我們的銀河系之外有很多其他的星系，并且，距離越遠(yuǎn)的星系，遠(yuǎn)離我們的速度越快。因此哈勃太空望遠(yuǎn)鏡以他的名字命名。

BY: Deborah Byrd

FY:周閬月

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