אדווין האבל

אדווין האבל

אדווין פאוול האבל (20 בנובמבר 1889 – 28 בספטמבר 1953) היה אסטרונום אמריקאי. הוא מילא תפקיד קריטי בביסוס תחומי האסטרונומיה החוץ-גלקטית והקוסמוסקופיה התצפיתית. האבל הוכיח שרבים מהעצמים שנחשבו בעבר לענני אבק וגז וסווגו כ"ערפיליות" הם למעשה גלקסיות הנמצאות מחוץ לשביל החלב. הוא הששתמש בקשר הישיר החזק בין הבהירות של משתנה קפאידי קלאסי לבין תקופת הפעימה שלה (שהתגלתה ב-1908 על ידי הנרייט סוואן ליוויט) לצורך קנה מידה של מרחקים גלקטיים וחוץ-גלקטיים.

האבל אישר ב-1929 שמהירות ההתרחקות של גלקסיה גדלה ככל שהיא רחוקה יותר מכדור הארץ, התנהגות שנודעה כחוק האבל, אם כי היא הוצעה שנתיים קודם לכן על ידי ז'ורז' למטר. חוק האבל מרמז שהיקום מתפשט. עשור קודם לכן, האסטרונום האמריקאי וסטו סלייפר סיפק את הראיה הראשונה לכך שהאור מרבים מהערפיליות הללו הוסט מאוד לאדום, דבר המעיד על מהירויות התרחקות גבוהות.

שמו של האבל מזוהה ביותר עם טלסקופ החלל האבל, שנקרא על שמו, כאשר דגם שלו מוצג בבולטות בעיר הולדתו מרשפילד, מיזורי.

חיים מוקדמים וחינוך

האבל נולד ב-1889 לוירג'יניה לי האבל (לבית ג'יימס) ולג'ורג' פאוול האבל, מנהל בחברת ביטוח, במרשפילד, מיזורי, ועבר לויטון, אילינוי, ב-1900. בנעוריו הוא נודע יותר בזכות יכולותיו האתלטיות מאשר בזכות יכולותיו האינטלקטואליות, אף על פי שקיבל ציונים טובים בכל מקצוע מלבד איות. אדווין היה ספורטאי מחונן, ששיחק בבייסבול, פוטבול, ורץ במסלול הן בתיכון והן בקולג'. הוא זכה בשבעה מקומות ראשונים ובמקום השלישי בתחרות אתלטיקה אחת של התיכון ב-1906, ושיחק במגוון עמדות במגרש הכדורסל, החל מסנטר ועד שוטינג גארד. האבל הוביל את קבוצת הכדורסל של אוניברסיטת שיקגו לאליפות קונפרנס הביג טן הראשונה שלה ב-1907.

### לימודי תואר ראשון

לימודיו של האבל באוניברסיטת שיקגו התרכזו במתמטיקה, אסטרונומיה ופילוסופיה, מה שהביא לתואר ראשון במדעים עד 1910. במשך שנה הוא שימש גם כעוזר מעבדה של הפיזיקאי רוברט מיליקן, זוכה פרס נובל לעתיד. האבל הפך גם לחבר באחווה קאפא סיגמא. כמלגאי רודס, הוא בילה שלוש שנים בקולג' המלכה באוקספורד בלימודי משפטים במקום מדעים (כהבטחה לאביו הגוסס), ומאוחר יותר הוסיף לימודי ספרות וספרדית, ובסופו של דבר קיבל תואר שני.

ב-1909 אביו של האבל העביר את משפחתו משיקגו לשלביוויל, קנטקי, על מנת שהמשפחה תוכל לחיות בעיירה קטנה, והתיישב לבסוף בלואיוויל הסמוכה. אביו מת בחורף 1913, בעוד אדווין עדיין היה באנגליה. בקיץ שלאחר מכן, אדווין חזר הביתה כדי לטפל באמו, בשתי אחיותיו ובאחיו הצעיר, יחד עם אחיו ויליאם. המשפחה עברה פעם נוספת לשדרת אוורيت, בשכונת ไฮლاند્સ של לואיוויל, כדי לקלוט את אדווין וויליאם.

האבל היה בן צייתן, למרות העניין האינטנסיבי שלו באסטרונומיה מאז ילדותו, הוא נכנע לבקשתו של אביו ללמוד משפטים, תחילה באוניברסיטת שיקגו ובהמשך באוניברסיטת אוקספורד. בתקופה זו הוא לקח גם מספר קורסים במתמטיקה ובמדעים. לאחר מותו של אביו ב-1913, אדווין חזר למערב התיכון מאוקספורד אך לא הייתה לו המוטיבציה לעסוק בעריכת דין. במקום זאת, הוא המשיך ללמד ספרדית, פיזיקה ומתמטיקה בתיכון ניו אולבני בניו אולבני, אינדיאנה, שם גם אימן את קבוצת הכדורסל של הבנים. לאחר שנה של הוראה בתיכון, הוא נכנס ללימודי תארים מתקדמים בעזרת הפרופסור לשעבר שלו מאוניברסיטת שיקגו כדי ללמוד אסטרונומיה במצפה הכוכבים יורקס של האוניברסיטה, שם קיבל את התואר השלישי (Ph.D.) ב-1921. עבודת הדוקטורט שלו נקראה "חקירות צילומיות של ערפיליות קלושות". ביורקס הייתה לו גישה לטלסקופ שובר האור בגודל 40 אינץ' שנבנה על ידי ג'ורג' אלי הל ב-1897, וכן לטלסקופ מחזיר אור חדשני בגודל 26 אינץ' (61 ס"מ).

### לימודי דוקטורט

לאחר שארצות הברית הכריזה מלחמה על גרמניה ב-1917, האבל מיהר לסיים את עבודת הדוקטורט שלו כדי שיוכל להצטרף לצבא. האבל התנדב לצבא ארצות הברית והוצב בדיוויזיה ה-86 החדשה, שבה שרת בגדוד ה-2, רגימנט החי"ר ה-343. הוא הועלה לדרגת מייجر; הדיוויזיה ה-86 עברה מעבר לים אך מעולם לא ראתה קרב שכן היא פורקה וכוח האדם שלה שימש כתחלופה ביחידות אחרות. לאחר תום מלחמת העולם הראשונה, האבל בילה שנה באוניברסיטת קיימברידג', שבה חידש את לימודי האסטרונומיה שלו.

קריירה

ב-1919 הוצע לאדוארד האבל תפקיד סגל במצפה הכוכבים מאונט ווילסון של המוסד למדעים על שם קרנגי, ליד פסדינה, קליפורניה, על ידי ג'ורג' אלי הל, המייסד והמנהל של המצפה. האבל נשאר בסגל במאונט ווילסון עד מותו ב-1953. זמן קצר לפני מותו, האבל הפך לאסטרונום הראשון שהשתמש בטלסקופ המחזיר החדש והענק בגודל 200 אינץ' (5.1 מ') של הל במצפה הכוכבים פלומר ליד סן דייגו, קליפורניה.

האבל עבד גם כאזרח עבור צבא ארצות הברית במגרש הניסויים אברדין במרילנד במהלך מלחמת העולם השנייה כראש ענף הבלסטיקה החיצונית של מעבדת המחקר הבלסטי, שבמהלכו ניהל נפח גדול של מחקר בבלסטיקה חיצונית שהגדיל את כוח האש האפקטיבי של פצצות וקליעים. עבודתו הוקלה על ידי פיתוח אישי של מספר פריטי ציוד עבור מכשור המשמש בבלסטיקה חיצונית, שהפיתוח הבולט ביותר היה מצלמת השעון המהירה, שאפשרה את חקירת המאפיינים של פצצות וקליעים בעלי מהירות נמוכה במעוף. תוצאות מחקריו זכו לקרדיט על שיפור העיצוב, הביצועים והיעילות הצבאית של פצצות ורקטות. על עבודתו שם, הוא קיבל את אות לגיון ההצטיינות.

תגליות

### היקום עובר את גלקסיית שביל החלב

הגעתו של האבל למאונט ווילסון חפפה בקירוב לסיום בנייתו של טלסקופ הוקר בגודל 100 אינץ' (2.5 מ'), אז הגדול ביותר בעולם. באותו זמן, ההשקפה הרווחת על הקוסמוס הייתה שהיקום מורכב כולו מגלקסיית שביל החלב.

באמצעות טלסקופ הוקר, האבל זיהה משתנים קפאידיים, נר תקן שהתגלה על ידי הנרייט סוואן ליוויט. השוואת הבהירות הנראית שלהם לבהירות הפנימית שלהם נותנת את מרחקם מכדור הארץ. האבל מצא קפאידים במספר ערפיליות, כולל ערפילית אנדרומדה וערפילית טריאנגולום. תצפיותיו, שנעשו ב-1924, הוכיחו באופן חד-משמעי שערפיליות אלו רחוקות מכדי להיות חלק משביל החלב והיו, למעשה, גלקסיות שלמות מחוץ לגלקסיית שביל החלב; כך שכיום הן אינן נחשבות עוד כערפיליות.

זה הועלה כהשערה לראשונה כבר ב-1755 כאשר הופיע הספר "ההיסטוריה הכללית של הטבע ותיאור השמים" של עמנואל קאנט. השערתו של האבל התנגדה על ידי רבים באצולה האסטרונומית של אותה תקופה, בפרט על ידי הארלו שאפלי מבוסס אוניברסיטת הרווארד. למרות ההתנגדות, האבל פרסם את ממצאיו בניו יורק טיימס ב-23 בנובמבר 1924, ולאחר מכן הציג אותם בפני אסטרונומים אחרים בפגישת האגודה האסטרונומית האמריקאית ב-1 בינואר 1925. תוצאותיו של האבל לגבי גלקסיית אנדרומדה פורסמו רשמית בכתב עת מדעי שעבר ביקורת עמיתים ב-1929.

ממצאיו של האבל שינו מיסודם את ההשקפה המדעית על היקום. תומכים קובעים שתגליתו של האבל של ערפיליות מחוץ לגלקסיה שלנו סללה את הדרך לאסטרונומים עתידיים. למרות שחלק מעמיתיו המפורסמים יותר פשוט לעגו לתוצאותיו, האבל פרסם את ממצאיו. עבודה מפורסמת זו זיכתה אותו בפרס האגודה האמריקאית וב-500 דולר מבארטון א. ליווינגסטון מוועדת הפרסים.

האבל פיתח את המערכת הנפוצה ביותר לסיווג גלקסיות, וקיבץ אותן לפי המראה שלהן בתמונות צילומיות. הוא סידר את קבוצות הגלקסיות השונות במה שנודע כרצף האבל.

### ההזחה לאדום גדלה עם המרחק

האבל המשיך להעריך את המרחקים ל-24 ערפיליות חוץ-גלקטיות, באמצעות מגוון שיטות. ב-1929, האבל בחן את הקשר בין מרחקים אלו לבין מהירויותיהם הרדיאליות כפי שנקבעו מהזחותיהם לאדום. כל המרחקים המוערכים שלו ידועים כעת כקצרים מדי, עד כדי גורם של כ-7. הדבר נבע מגורמים כגון קיומם של שני סוגי מששתנים קפאידיים או בלבול בין ענני גז בהירים לכוכבים בהירים. עם זאת, המרחקים שלו היו פחות או יותר פרופורציונליים למרחקים האמיתיים, ועל ידי שילוב מרחקי עם מדידות של ההזחות לאדום של הגלקסיות על ידי וסטו סלייפר ומילטון ל. הומהסון, הוא מצא קשר ליניארי בקירוב בין מרחקי הגלקסיות למהירויות הרדיאליות שלהן (המתוקנות לתנועת השמש), גילוי שנודע לימים כחוק האבל.

משמעות הדבר היא שככל שהמרחק בין כל שתי גלקסיות גדול יותר, כך מהירות ההיפרדות היחסית שלהן גדולה יותר. כאשר מתפרשים כך, מדידותיו של האבל על 46 גלקסיות מובילות לערך עבור קבוע האבל של 500 ק"מ לשנייה למגה-פרסק (km/s/Mpc), שהוא גבוה בהרבה מהערכים המקובלים כיום של 74 ק"מ לשנייה למגה-פרסק (שיטת סולם המרחקים הקוסמיים) או 68 ק"מ לשנייה למגה-פרסק (שיטת קרינת הרקע הקוסמית) עקב שגיאות בכיול המרחקים שלהם.

עם זאת, הסיבה להזחה לאדום נותרה לא ברורה. למטר חזה משיקולים תאורטיים המבוססים על משוואות תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין את יחס ההזחה לאדום-מרחק, ופרסם תמיכה תצפיתית לכך, שנתיים לפני גילוי חוק האבל. למרות שהוא משתמש במונח "מהירויות" במאמרו (ו"מהירויות רדיאליות לכאורה" במבוא), הוא הביע מאוחר יותר ספק לגבי פירושן כמהירויות אמיתיות. ב-1931 הוא כתב מכתב לקוסמולוג ההולנדי וילם דה סיטר המביע את דעתו על הפירוש התאורטי של יחס ההזחה לאדום-מרחק:

> מר הומהסון ואני מוקירים מאוד את הערכתך האדיבה למאמרים על מהירויות ומרחקים של ערפיליות. אנו משתמשים במונח מהירויות 'לכאורה' כדי להדגיש את המאפיינים האמפיריים של המתאם. אנו סבורים שיש להותיר את הפירוש לך ולמעטים מאוד האחרים הכשירים לדון בעניין בסמכות.

כיום, "המהירויות הלכאורה" המדוברות נחשבות בדרך כלל כגידול במרחק הנאות הנובע מהתפשטות היקום. אור הנע במדד מתפשט יחווה הזחה לאדום מסוג האבל, מנגנון שונה במקצת מאפקט דופלר, אם כי שני המנגנונים הופכים לתיאורים שווי ערך הקשורים בטרנספורמציית קואורדינטות עבור גלקסיות קרובות.

בשנות ה-30 של המאה ה-20, האבל היה מעורב בקביעת התפלגות הגלקסיות והעקמומיות המרחבית. נתונים אלו נראו כמצביעים על כך שהיקום שטוח והומוגניים, אך הייתה סטייה שטוחות בהזחות לאדום גדולות. לדברי אלן סנדג',

> האבל האמין שנתוני הספירה שלו סיפקו תוצאה סבירה יותר בנוגע לעקמומיות המרחבית אם תיקון ההזחה לאדום בוצע תוך הנחה שאין התרחקות. עד סוף כתביו, הוא שמר על עמדה זו, כשהוא מעדיף (או לפחות משאיר פתוח) את המודל שבו אין התפשטות אמיתית, ולכן שההזחה לאדום "מייצגת עיקרון של הטבע שטרם הוכר."

היו בעיות מתודולוגיות בטכניקת הסקר של האבל שהראו סטייה שטוחות בהזחות לאדום גדולות. בפרט, הטכניקה לא הביאה בחשבון שינויים בבהירות הגלקסיות עקב האבולוציה הגלקטית. ב-1917 מצא איינשטיין שתורת היחסות הכללית שפיתח לא מכבר הראתה שהיקום חייב להיות מתפשט או מתכווץ. בהיותו לא מסוגל להאמין למה שהמשוואות שלו אמרו לו, איינשטיין הציג קבוע קוסמולוגי ("גורם תיקון") למשוואות כדי להימנע מ"בעיה" זו. כאשר איינשטיין שמע על ההזחות לאדום של האבל, הוא הבין שההתפשטות החזوية על ידי תורת היחסות הכללית חייבת להיות אמיתית, ובגיל מבוגר יותר אמר ששינוי המשוואות שלו היה "השגיאה הגדולה ביותר של [חייו]". איינשטיין ביקר במצפה הכוכבים מאונט ווילסון ב-1931 ופגש את האבל. איינשטיין הכריז שם ש"הביקור שינה את דעתו".

האבל גם גילה את האסטרואיד 1373 סינסינטי ב-30 באוגוסט 1935. ב-1936 הוא כתב את "הגישה התצפיתית לקוסמולוגיה" ואת "ממלכת הערפיליות" המסבירים את גישותיו לאסטרונומיה חוץ-גלקטית ואת השקפתו על ההיסטוריה של הנושא. בדצמבר 1941, האבל דיווח לאגודה האמריקאית לקידום המדע כי תוצאות מסקר בן שש שנים עם טלסקופ מאונט ווילסון אינן תומכות בתיאוריית היקום המתפשט. לפי מאמר בלოს אנג'לס טיימס המדווח על דבריו של האבל, "הערפיליות לא יכלו להיות מופצות באופן אחיד, כפי שהטלסקופ מראה שהן, ועדיין להתאים לרעיון הפיצוץ. הסברים המנסים לעקוף את מה שהטלסקופ הגדול רואה, לדבריו, נכשלו לעמוד במבחן. הפיצוץ, למשל, היה צריך להתחיל זמן רב לאחר שנוצר כדור הארץ, ואולי אף לאחר שהחיים הראשונים הופיעו כאן." (הערכת האבל למה שאנו מכנים כיום קבוע האבל הייתה מעמידה את המפץ הגדול לפני 2 מיליארד שנים בלבד.)

### תגליות אחרות

מלבד תרומותיו באסטרונומיה של כוכבים וחוץ-גלקטית, האבל גם גילה כוכב שביט משלו, C/1937 P1 (האבל), ב-4 באוגוסט 1937. כוכב שביט זה נותר ניתן לתצפית במשך 58 ימים עד 28 באוקטובר 1937.

חיים אישיים

האבל התחתן עם גרייס ליליאן (ברק) לייב (1889–1980), בתם של ג'ון פטריק ולואלה (קפפורד) ברק, ב-26 בפברואר 1924. האבל גודל כנוצרי פרוטסטנטי, אך חלק מהצהרותיו המאוחרות יותר מצביעות על חוסר ודאות.

האבל סבל מהתקף לב ביולי 1949 בזמן חופשה בקולורדו. הוא טופל על ידי אשתו והמשיך בדיאטה ובלוח זמנים עבודה מותאמים. הוא מת מפקקת מוחין (קריש דם במוחו) ב-28 בספטמבר 1953, בסן מרינו, קליפורניה. לא נערכה לו הלוויה, ואשתו מעולם לא חשפה את מקום קבורתו.

מסמכיו של האבל הכוללים את רוב התכתובות, התצלומים, המחברות, יומני התצפית וחומרים אחרים שלו, מוחזקים בספריית הנטינגטון בסן מרינו, קליפורניה. הם תורמים על ידי אשתו גרייס ברק האבל עם מותה ב-1980.

מחלוקות

### האשמות בנוגע לקדימותו של למטר

ב-2011, כתב העת Nature דיווח על טענות לפיהן האבל עשוי היה למלא תפקיד בעריכת חלקי מפתח בתרגום האנגלי משנת 1931 של מאמרו של למטר משנת 1927, שניסח את מה שנקרא לימים חוק האבל וגם סיפק ראיות תצפיתיות. היסטוריונים שצוטטו במאמר היו סקפטיים לגבי כך שהעריכות היו חלק ממסע להבטחת שמירת הקדימות של האבל. עם זאת, האסטרונום סידני ואן דן ברך פרסם מאמר המציע שאף על פי שההשמטות עשויות היו להיעשות על ידי מתרגם, הן עשויות בכל זאת להיות מכוונות.

בנובמבר 2011, האסטרונום מاريو ליוויו דיווח ב-Nature כי מכתב שמצא בארכיון למטר הוכיח שהעריכה נעשתה על ידי למטר, שכנראה לא ראה טעם בפרסום תוכן מדעי שכבר דווח ב-1929 על ידי האבל. מאמרו של למטר פורסם בצרפתית, שנתיים לפני האבל.

### מסע להשגת פרס נובל

במהלך חייו של האבל פרס נובל בפיזיקה לא כיסה את האסטרונומיה. האבל בילה חלק גדול מהחלק המאוחר של הקריירה שלו בניסיון לגרום לכך שהאסטרונומיה תיחשב כחלק מהפיזיקה, במקום להיות מדע נפרד. הוא עשה זאת בעיקר כדי שאסטרונומים – כולל עצמו – יוכלו להיות מוכרים על ידי ועדת נובל על תרומתם לאסטרופיזיקה. מסע זה לא הצליח במהלך חייו של האבל, אך זמן קצר לאחר מותו, ועדת פרס נובל החליטה שעבודה אסטרונומית תהיה זכאית לפרס הפיזיקה.

כבוד והוקרה

### פרסים

פרס ניוקומב קליבלנד ב-1924;

- מדליית הזהב של החברה האסטרונומית המלכותית ב-1940;

- אות לגיון ההצטיינות על תרומה יוצאת דופן למחקר הבלסטי ב-1946.

### אותות הוקרה

- חבר נבחר באקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית ב-1927;

- חבר נבחר באגודה הפילוסופית האמריקאית ב-1929.

### דברים שנקראו על שמו

- אסטרואיד 2069 האבל;

- פלנטריום אדווין פ. האבל, ממוקם בתיכון אדוארד ר. מורו, ברוקלין, ניו יורק;

- כביש מהיר אדווין האבל, קטע הכביש המהיר הבין-מדינתי 44 העובר דרך מקום הולדתו מרשפילד, מיזורי;

- חטיבת הביניים האבל, בית ספר ציבורי בויטון, אילינוי, שם חי מגיל 11 ואילך.

### בול דואר

ב-6 במרס 2008, שירות הדואר של ארצות הברית הוציא בול של 41 סנט המכבד את האבל על גבי גיליון שכותרתו "מדענים אמריקאים" עוצב על ידי האמן ויקטור סטאבין. ציטוטי אומר:

> לעתים קרובות מכונה "חלוץ הכוכבים הרחוקים", האסטרונום אדווין האבל (1889–1953) מילא תפקיד מרכזי בפענוח טבעו העצום והמורכב של היקום. מחקריו הקפדניים על ערפיליות ספירליות הוכיחו את קיומן של גלקסיות מלבד שביל החלב שלנו. לולא מת פתאום ב-1953, האבל היה זוכה בפרס נובל בפיזיקה באותה שנה.

הטענה שהוא היה זוכה בפרס נובל ב-1953 היא ככל הנראה שקרית, אף על פי שהוא היה מועמד לפרס באותה שנה. מדענים אחרים בגיליון "מדענים אמריקאים" כוללים את גרטי קורי, ביוכימאית; לינוס פאולינג, כימאי; וג'ון ברדין, פיזיקאי.

### הופעות בולטות אחרות

1934 נשא את הרצאת האלי באוניברסיטת אוקספורד;

- המחזה "יום הולדתו של הבריאה", שנכתב על ידי הפיזיקאי מהקורנל חסן פאדמסי, מספר את סיפור חייו של האבל.