1 Januari 1925: hari kami menemukan alam semesta

Nebula Andromeda, difoto di Observatorium Yerkes sekitar tahun 1900. Bagi kami, ini adalah galaksi yang jelas. Kemudian itu digambarkan sebagai "massa gas bercahaya" yang tidak diketahui asalnya.

Dan apa yang spesial dari kencan ini? Tahun Baru hanya sesekali membalik kalender, tetapi juga dapat berfungsi sebagai momen peningkatan, pembaruan, dan revisi ide. Ini terjadi dengan salah satu tanggal paling tidak biasa dalam sejarah sains, 1 Januari 1925. Kita dapat mengatakan bahwa tidak ada kejadian luar biasa yang terjadi kemudian, hanya laporan biasa pada konferensi ilmiah. Atau dapat dirayakan sebagai hari ulang tahun kosmologi modern, saat ketika umat manusia menemukan Semesta sebagaimana adanya.

Sebelum itu, para astronom memiliki pandangan yang pendek dan terbatas tentang kenyataan. Seperti yang sering terjadi bahkan dengan pikiran yang paling cerdik, mereka melihat, tetapi tidak mengerti, apa yang mereka lihat. Tetapi fakta kuncinya ada tepat di depan mata mereka. Ada nebula spiral menarik yang tersebar di seluruh langit, pusaran cahaya menyerupai puncak. Yang paling terkenal di antara mereka, Andromeda nebula, sangat terang sehingga bisa dengan mudah dilihat di malam hari. Tetapi pentingnya benda-benda di mana-mana ini tetap menjadi misteri.

Beberapa percaya bahwa nebula spiral adalah sistem bintang yang besar dan jauh, "pulau semesta," sebanding dengan galaksi Bima Sakti kita. Banyak orang lain yakin bahwa ini hanyalah awan gas yang kecil dan berjarak dekat. Dari sudut pandang mereka, galaksi lain, jika ada, tidak terlihat, dan jauh di kedalaman ruang. Atau mungkin tidak ada galaksi lain, tetapi hanya ada satu Bima Sakti - satu sistem yang menentukan Semesta. Perselisihan antara kedua belah pihak begitu panas sehingga menyebabkan Perselisihan Besar yang terkenal tahun 1920, yang berakhir dengan undian yang tidak memuaskan.

Gagasan yang tepat tentang tempat kita di Semesta muncul hanya beberapa tahun kemudian, dalam karya salah satu astronom paling terkenal: Edwin Powell Hubble. Sejak 1919, Hubble telah menjadi salah satu pengamat yang paling sabar dan teliti di Mount Wilson Observatory di California. Dan observatorium itu sendiri menjadi garda depan utama penelitian astronomi, rumah teleskop Hooker 100-inci yang baru dibuat - maka itu adalah teleskop terbesar di dunia. Itu adalah kombinasi sempurna dari pengamat yang tepat di tempat yang tepat pada waktu yang tepat.

Hubble sangat terbantu oleh penelitian sebelumnya oleh Vesto Melvin Sliferdari Observatorium Lowell, salah satu pahlawan tanpa tanda jasa dari kosmologi modern. Slipher menemukan bahwa banyak nebula spiral bergerak dengan kecepatan luar biasa, lebih cepat daripada bintang mana pun yang diketahui, dan bahwa mereka kebanyakan bergerak dari kita. Bagi Slifer, penemuan ini adalah bukti meyakinkan akan independensi sistem-sistem ini, yang ditarik oleh mekanisme tak dikenal yang beroperasi di luar Bima Sakti. Tetapi Slifer tidak memiliki sumber daya yang diperlukan untuk membuktikan interpretasinya. Dia membutuhkan teleskop raksasa, seperti yang Hubble pasang di Gunung Wilson. Di sinilah cerita kami bergeser ke gigi teratas.


Edwin Hubble mengendarai teleskop 100 inci di Mount Wilson, sekitar tahun 1922

Hubble selalu berhati-hati tentang teori dan interpretasi. Dia memusatkan perhatian ilmiahnya pada spiral nebula tanpa menekankan perlunya membuktikan teori "alam semesta pulau". Dia lebih suka menunggu sampai dia bisa memberikan konfirmasi atau bantahan tegas atas teori ini - tergantung pada apa yang ditunjukkan bukti.

Pada tahun 1922, potongan teka-teki penting lainnya muncul. Pada tahun itu, astronom Swedia Knut Emil Lundmark melihat apa yang dianggapnya sebagai bintang terpisah di lengan spiral nebula M33. Tak lama setelah itu, John Duncan dari Mount Wilson Observatory melihat titik-titik cahaya memudar dan menyala di nebula yang sama. Mungkinkah itu bintang variabel, mirip dengan yang ada di Bima Sakti, tetapi jauh lebih redup karena jaraknya yang jauh?

Merasa jawabannya sudah dekat, Hubble menggandakan upayanya. Dia menghabiskan malam di kursi kayu favoritnya, mengendalikan teleskop Hooker yang dipasang baja untuk menghilangkan efek rotasi Bumi. Upaya itu berhasil dalam bentuk gambar kecepatan rana terperinci dari nebula Andromeda. Cahaya nebula yang berbintik-bintik mulai berubah menjadi banyak titik terang yang tidak terlihat seperti gas, tetapi seperti segumpal bintang raksasa.

Bukti terakhir muncul pada Oktober 1923, ketika Hubble memperhatikan kelip karakteristik dari bintang variabel yang terpisah dari kelas Cepheid di salah satu lengan Andromeda. Kecerahan yang tampak dari bintang seperti itu bervariasi dapat diprediksi dan secara berkala, dan kecerahannya sendiri tergantung pada periode osilasi. Hanya dengan mengukur siklus kedipan bintang 31 hari, Hubble dapat menghitung jarak ke sana. Menurut perhitungannya, ini menghasilkan 930.000 tahun cahaya - kurang dari setengah dari perkiraan hari ini, tetapi untuk saat ini angka itu masih mengejutkan. Jarak ini terletak Andromeda, salah satu nebula spiral paling terang dan mungkin terdekat, jauh melampaui Bima Sakti.

Pada prinsipnya, saat itulah Debat Besar diselesaikan. Nebula spiral adalah galaksi lain, dan Bima Sakti kita hanyalah salah satu dari pos terdepan dari alam semesta yang sangat luas. Tetapi kisah itu tidak berakhir di sana sama sekali.

Dengan kehati-hatiannya yang biasa, Hubble mulai mencari lebih banyak bukti. Februari berikutnya, ia menemukan, mungkin, Cepheid lain di Andromeda, beberapa Cepheid di M33, dan, mungkin, di tiga nebula lainnya. Dan ketika tidak ada keraguan, dia menulis tentang berita ini kepada saingannya yang sudah lama, Harlow Shapley, seorang pendukung terkemuka gagasan nebula spiral kecil dan terdekat, untuk menggodanya. "Anda akan tertarik untuk mengetahui bahwa saya menemukan Cepheid di nebula Andromeda," surat itu dimulai.

Shapley tidak perlu membaca lebih lanjut untuk memahami pentingnya kata-kata Hubble. “Surat ini menghancurkan alam semesta saya,” kata Cecilia Payne-Gaposchkin, Shapley Cecilia dengan marah, memberi tahu Cecilia Payne-Gaposchkin, seorang kandidat dokter di Harvard, yang berada di laboratorium pada saat pesan itu tiba dari Hubble. Payne-Gaposhkina adalah tokoh kunci lain untuk astrofisika modern. Dengan kebetulan yang mengejutkan, karya perintisnya tentang spektrum bintang selesai pada 1 Januari 1925!

Terlepas dari kegembiraan yang tampak gembira atas penemuan Andromeda, Hubble masih ragu dengan publikasi hasil. Untuk semua kepercayaannya yang mencolok, dia sangat khawatir tentang pengumuman penemuan itu yang keras dan prematur. Setiap kali, pergi dari pertemuan untuk makan malam resmi pada pukul 5 sore ke Biara, tempat tinggal Gunung Wilson, Hubble bertemu dengan sesama astronom. Tidak semua dari mereka menerima keberadaan galaksi lain. Sebagai ilmuwan sombong yang dengan hati-hati memonitor reputasinya, Hubble takut terlihat seperti orang bodoh.

Adrian van Maanen, seorang astronom Belanda yang ceria dan tampan di Mount Wilson, dengan bersemangat membantahnya. Dia yakin bahwa dia mengamati rotasi beberapa nebula spiral, yang hanya mungkin jika mereka cukup kecil dan terletak cukup dekat. Hubble khawatir tentang kehadiran ilmuwan yang meragukan di barisannya, dan bertahan sampai dia mendapatkan kepercayaan mutlak pada hasilnya. Van Maanen tidak mengerti di mana dia salah, dan menolak untuk mengakui kesalahannya. Hubble akhirnya merevisi catatan foto rekannya, dan mengumumkan bahwa "rotasi yang ditemukan sebelumnya adalah hasil dari kesalahan sistematis laten, dan tidak menunjukkan pergerakan nebula, nyata atau jelas." Dari sudut pandang akademis, ini adalah teguran yang sangat tajam.


Satu-satunya bintang variabel yang terlihat oleh Hubble di nebula Andromeda telah mengubah seluruh pemahaman kita tentang ukuran ruang. Di sebelah kiri adalah gambar yang membantu penemuan. Di sebelah kanan adalah kurva kecerahan bintang.

Informasi tentang penemuan Hubble mau tidak mau bocor ke pers. Akibatnya, pengumuman publik pertama dari terobosan astronomi adalah catatan kecil, yang diadakan di The New York Times pada 23 November 1924. Penemuan paling penting selama tiga abad terakhir terkait dengan ruang telah keluar sebagai berita dari sejumlah besar!

Namun, Hubble menahan diri dari penerbitan formal. Astronom terkemuka Henry Norris Russell membujuknya untuk mempresentasikan penemuannya di sebuah pertemuan di ibu kota American Association of Scientific Achievements, yang menawarkan hadiah $ 1.000 untuk karya terbaik. Ketika Hubble tidak pernah menawarkan pekerjaannya, Russell mendengus: "Yah, dia keledai. Ribuan dolar mudah jatuh ke tangannya, dan dia menolak untuk menerimanya. ” Dan kemudian Russell membuka surat, dan mendapati bahwa pekerjaan dari Hubble baru saja tiba.

Dan baru sekarang kita mendekati pengumuman publik yang menakjubkan. Pada 1 Januari 1925, Hubble diisolasi di Mount Wilson, dan Russell membaca karya revolusionernya tentang keberadaan galaksi lain di depan kerumunan yang antusias. Hubble memenangkan sebagian hadiah untuk karya terbaik. Dia menyelesaikan Debat Besar, dan banyak lagi. Dia secara dramatis meningkatkan ukuran alam semesta yang terkenal sebanyak 100.000 kali. Dia mengatur panggung untuk pembukaan alam semesta yang mengembang, dan, sebagai akibatnya, Big Bang asli (yang sudah ditunjukkan oleh kecepatan yang direkam oleh Slifer). Jika mungkin menetapkan tanggal sebagai hari ulang tahun kosmologi modern, maka ini dia.

Anehnya, Shapley, bukan Hubble, yang menyarankan agar para astronom menyesuaikan nomenklatur mereka dengan realitas baru dan menyebut sistem bintang eksternal "galaksi." Hubble masih menggunakan pandangan dunia yang konservatif, yang dia bantah. Dia juga secara alami lebih suka untuk tidak setuju dengan ide yang diajukan oleh saingannya, Shapley. Karena itu, Edwin Hubble, seorang pria yang membuktikan bahwa Bima Sakti hanyalah salah satu dari galaksi yang tak terhitung banyaknya, tidak berhenti menyebut benda-benda ini sebagai "nebula ekstra-galaksi."

Menyaksikan fluktuasi siklik dalam kecerahan Cepheids di Andromeda, Hubble memperluas kemungkinan pikiran manusia dengan cara lain. Dia membebaskan kita dari kekhawatiran bahwa bintang-bintang yang sangat jauh dari kita mungkin berperilaku berbeda dari bintang di lingkungan kita. Sekarang para ilmuwan dapat meneliti bintang di galaksi lain, mereka dapat menentukan keteguhan alam semesta dalam ruang dan waktu.

Menurut perkiraan modern, galaksi Andromeda berjarak 2,5 juta tahun cahaya dari kita, yaitu cahaya yang kita lihat dimulai pada 2,5 juta tahun yang lalu. Ternyata kita melihat bintang-bintang di galaksi ini tidak hanya jauh selama 2,5 juta tahun cahaya, tetapi juga hidup dalam 2,5 juta tahun di masa lalu. Namun, mereka terlihat seperti bintang yang paling dekat dengan kita. Dan ketika Edwin Hubble dan astronom lainnya melihat lebih jauh, mereka menambahkan semakin banyak bukti keseragaman spasial dan temporal. Di seluruh ruang dan sepanjang waktu, atom tampak memancarkan cahaya yang sama, dan bintang variabel mematuhi hukum fisik yang sama.

Keteguhan alam ini telah memberikan keyakinan untuk mencari satu set aturan yang beroperasi di seluruh kosmos. Atau, seperti yang dikatakan Albert Einstein, itu menunjukkan bahwa Tuhan tidak mengubah aturan kosmos. Itu adalah hadiah ulang tahun yang sangat bagus untuk pikiran manusia.

Source: https://habr.com/ru/post/id401019/