hy die pos as sterrekundige by die Mount Wilson-sterrewag buite San Francisco, net toe die splinternuwe Hooker-teleskoop, indertyd die grootste op aarde, daar geïnstalleer word. Die hoofspieël is 100 dm (2,5 m) in deursnee. Hy het die res van sy loopbaan daar gebly.
Lig word ontrafel
Edwin Hubble het ontdek dat voorwerpe wat tot nog toe as newels beskou was, in werklikheid galaksies is, en dat hulle ver buite die Melkweg is.
Sy belangrikste ontdekking sou egter nog kom. Hy het die lig van ’n groot aantal galaksies bestudeer met die kennis en tegnieke wat lank reeds bekend was.
Wit lig, en daarmee ook die lig van voorwerpe in die hemelruim, is saamgestel uit ’n groot aantal golflengtes wat in ’n bundel lig uitgestraal word. Dit is ’n mengsel van die kleure van die reënboog, maar omdat hulle saamgevleg is, lyk die lig wit.
’n Spektroskoop word gebruik om die bundels te “ontrafel” en die verskillende golflengtes, en daarmee die reënboogkleure, mooi netjies langs mekaar te laat val. Dit word gedoen deur die lig van ’n ster of ’n galaksie deur ’n prisma te laat skyn, wat die ligbundel in afsonderlike sektore, wat verskillende frekwensies verteenwoordig, op ’n doek of fotografiese plaat laat val.
Die spektroskoop-beginsel: Lig skyn deur ’n prisma en breek die ligbundel op in sy verskillende kleure of ligfrekwensies.
Op die doek val die “ontrafelde” lig in die kleure van die reënboog uitgesprei. Kleure word deur die frekwensie van die liggolwe bepaal. Rooi het byvoorbeeld ’n laer frekwensie as blou omdat sy golflengte langer is.
Kleure wat so langs mekaar uitgesprei is, word ’n ligspektrum genoem. Dit openbaar verbasend baie van die ster of galaksie waarvandaan dit kom. Sterlig is boodskappers uit die ruimte wat kennis oordra van die chemiese samestelling, hittegraad, magnetiese velde en die swaartekrag van die ligbron.
Dit openbaar ook die relatiewe beweging van die liggaam ten opsigte van die aarde. Edwin Hubble het ’n groot ontdekking gemaak deur die kennis van die Oostenrykse wiskundige Christian Johann Doppler (1803-1853) te gebruik, wat in 1842 daarop gewys het dat ’n aankomende geluid ’n hoër toonhoogte as ’n wegbewegende geluid het.
’n Pikante eksperiment
Elkeen wat al op ’n stasie gestaan het as ’n fluitende sneltrein verbykom, ken die verskynsel. Soos die trein aankom, is die fluit hoog en skril. Sodra die trein egter verby is en wegjaag, word die toonhoogte skielik laer en dieper. Dieselfde gebeur as ’n renmotor brullend verbyjaag. Dit klink I-I-E-E-E-O-E-o-e-u-u.
Die verskynsel word die Doppler-effek genoem. Dit is drie jaar ná Doppler se bekendstelling op pikante wyse getoets deur die Nederlander Christoph Buys Ballot (1817-1890). Hy het musici met ’n goeie oor vir toonhoogte langs ’n treinspoor laat sit terwyl trompetblasers in ’n oop treinwa verbyjaag. Toe die blasers aankom, was die geskal hoog en skril. Maar toe hulle verbytrek, het die toonhoogte skielik opmerklik laer geword.
Die Doppler-effek is in 1845 op pikante wyse deur die Hollander Cristoph Buys Ballot geillustreer. Hy het musici langs ’n treinspoor laat sit en ’n trein met ’n trok vol blasende trompetspelers laat verbyjaag. Die toonhoogte van die trompette het merkbaar laer geword. Fred Mouton.
Klank- en liggolwe is al twee golfverskynsels. Lig sal dus ook die Doppler-effek toon. Die klankgolwe van ’n aanstormende trein se fluit word voor hom saamgedruk en dit maak die golwe korter en hul frekwensies hoër. Wanneer die trein verbyjaag, rek die golwe uit, en hul frekwensies en die toonhoogtes word laer. Dieselfde gebeur met ’n ster se lig. ’n Aankomende ster se liggolwe word saamgedruk, maar ’n wegbewegende ster s’n word uitgerek.
Rooi liggolwe se golflengte is langer as blou lig s’n. ’n Aankomende ster se liggolflengte het dus ’n neiging om korter (saamgedruk) te word, en ’n spektroskopiese ontleding toon dat dit in die blou rigting verskuif word.
Wegbewegende sterre se ligspektrums toon egter ’n rooiverskuiwing as gevolg van die golflengtes wat deur die wegbeweging uitgerek word. Die wegbeweging is egter die gevolg van die rekking van die ruimte self, eerder as die werklike beweging van die sterre in die ruimte.
Buig ’n stuk draad in die vorm van golwe. Trek nou die draad se twee punte weg van mekaar (die ruimte rek). Die golflengtes word dus langer. Dít is wat met die liggolwe van sterre in ’n uitdyende (rekkende) heelal gebeur.
| Op ’n noodlottige botsingskoers met ons Melkweg |
| Die Amerikaanse sterrekundige Vesto Melvin Slipher (1875-1969) het in 1912 vasgestel dat die Andromeda-sterrespiraal die aarde teen ’n snelheid van sowat 200 kilometer per sekonde nader. Ons hoef ons egter nie oor dié dreigende botsing te ontstel nie, want: |
| Die ruimte tussen die sterre van galaksies is só ontsaglik groot en leeg dat twee sterrewiele deur mekaar kan beweeg sonder dat ’n enkele ster teen ’n ander sal bots. Die invloed van gravitasie sal egter die galaksies rondpluk en vervorm. |
| Teen die tyd dat die Andromeda-spiraal (teen 200 km/sek.) by ons opdaag, sal die son met al sy planete, en ons daarmee, lankal verdwyn het. Die Andromeda-galaksie is nog 2 300 000 ligjare ver en die lig wat nou daar teen 300 000 km/sek. vertrek, sal eers oor 2 300 000 jaar by ons aankom. Ligsnelheid laat die beweging van Andromeda teen 200 km/sek. maar stadig lyk! |
Alles spat uitmekaar
Hubble het die spektrums van baie galaksies ontleed en tot die verbasende ontdekking gekom dat feitlik elkeen se lig ’n rooiverskuiwing het. Alle galaksies (behalwe sommige van ons eie groep van sowat dertig, waaronder die Andromeda-newel) is besig om teen geweldige snelhede van ons af weg te skiet.
Hubble het vasgestel (onder meer deur middel van die Kefeïed-veranderlikes) dat hoe verder die galaksies van ons is, hoe groter is die rooiverskuiwing, en hoe vinniger beweeg dit dus van ons weg.
Dit lyk of die heelal op ontsaglike skaal ontplof en ons is oënskynlik in die middel. In alle rigtings, so ver soos waargeneem kan word, skiet alles van ons en van mekaar weg. Dit lyk of net ons eie Melkweg, in die oog van die storm, rustig stilstaan.
Teen 1929 het Hubble sy beroemde “Hubble se wet” of “Hubble se konstante” aangekondig. Dit behels dat die snelheid van die wegwyking van galaksies in regstreekse verhouding met die afstand is. As Galaksie A tien keer so ver van ons soos Galaksie B is, dan beweeg Galaksie A teen tien keer die snelheid van Galaksie B van ons weg.
Hoe verder ’n galaksie van ons is, hoe vinniger beweeg dit weg. Dit lyk of galaksies wat etlike duisende miljoene ligjare van ons is teen byna die snelheid van lig wegskiet.
In hul gesaghebbende boek Gravitation (1973. Frederick Muller, New York: W.H. Freeman & Company) skryf C.W. Misner, K.S. Thorne en J.A. Wheeler dat ’n volume ruimte gelykstaande aan die grootte van die Melkweg elke vyf sekondes tot die heelal toegevoeg word!
Die heelal het geen middelpunt nie
Dit is verkeerd om die heelal as ’n groot ballon of borrel voor te stel wat uitswel. Só gesien, word gedink aan ’n heelal met grense, iets met ’n buitekant en ’n binnekant. Die tekening gee tóg ’n denkbeeld van hoe die heelal uit ’n enkelheid, ’n matematiese puntjie, ontplof het en steeds uitdy. Elke kolletjie stel ’n galaksie of groepe galaksies voor. Elke galaksie skiet van elke ander galaksie weg, maar daar is geen middelpunt of sentrale galaksie nie. Dit is ruimte self wat uitswel.
Dit lyk of ons die middelpunt van die kosmiese ontploffing is. Dit is nie so nie. “Mense” op planete van sonnestelsels in enige ander galaksie sal presies dieselfde indruk kry. Vir hulle sal dit ook lyk of alle ander galaksies, ons Melkweg inkluis, teen toenemende snelhede van húlle wegskiet. Alle galaksies beweeg van mekaar weg, maar