Für den Menschen ist unsere Sonne der wichtigste Stern im Universum. Der zweitwichtigste Stern liegt in der Andromeda-Galaxie. Suchen Sie nicht danach – der flackernde Stern ist 2,2 Millionen Lichtjahre entfernt und hat ein Hunderttausendstel der Helligkeit des schwächsten Sterns, der für das menschliche Auge sichtbar ist.
Doch vor einem Jahrhundert öffnete seine Entdeckung durch Edwin Hubble, damals Astronom an den Carnegie Observatories, der Menschheit die Augen dafür, wie groß das Universum wirklich ist, und enthüllte, dass unsere Milchstraße nur eine von Hunderten Milliarden Galaxien im Universum ist leitete das Erwachsenwerden des Menschen als neugierige Spezies ein, die anhand der Botschaft des Sternenlichts wissenschaftlich über unsere eigene Schöpfung nachdenken konnte. Carnegie Science und die NASA feiern dieses hundertjährige Jubiläum auf dem 245. Treffen der American Astronomical Society in Washington, D.C
Der scheinbar unheilvolle Stern mit dem schlichten Namen V1 öffnete eine Büchse der Pandora voller Geheimnisse über Zeit und Raum, die Astronomen auch heute noch vor Herausforderungen stellen. Mit dem damals größten Teleskop der Welt, dem von Carnegie finanzierten 100-Zoll-Hooker-Teleskop am Mount Wilson Observatory in Kalifornien, entdeckte Hubble 1923 den zurückhaltenden Stern. Diese seltene Art pulsierender Sterne, sogenannte Cepheid-Variable, wird als verwendet Meilensteinmarkierungen für entfernte Himmelsobjekte. Es gibt keine Maßbänder im Weltraum, aber zu Beginn des 20. Jahrhunderts hatte Henrietta Swan Leavitt entdeckt, dass die Pulsationsperiode der Cepheiden-Variablen direkt mit ihrer Leuchtkraft zusammenhängt.
Viele Astronomen glaubten lange, dass der Rand der Milchstraße den Rand des gesamten Universums markiert. Aber Hubble stellte fest, dass sich V1, das sich im Andromeda-„Nebel“ befindet, in einer Entfernung befand, die alles in unserer eigenen Milchstraßengalaxie bei weitem übertraf. Dies führte Hubble zu der atemberaubenden Erkenntnis, dass sich das Universum weit über unsere eigene Galaxie hinaus erstreckt.
Tatsächlich hatte Hubble vermutet, dass es da draußen ein größeres Universum gab, aber hier lag der Beweis auf der Hand. Er war so erstaunt, dass er ein Ausrufezeichen auf die Fotoplatte von Andromeda kritzelte, das den veränderlichen Stern markierte.
Infolgedessen explodierte die Wissenschaft der Kosmologie fast über Nacht. Hubbles Zeitgenosse, der angesehene Harvard-Astronom Harlow Shapley, war am Boden zerstört, als Hubble ihn über die Entdeckung informierte. „Hier ist der Brief, der mein Universum zerstört hat“, beklagte er sich gegenüber seiner Astronomenkollegin Cecilia Payne-Gaposchkin, die in seinem Büro war, als er Hubbles Nachricht öffnete.
Nur drei Jahre zuvor hatte Shapley seine Beobachtungsinterpretation eines viel kleineren Universums eines Abends in einer Debatte im Smithsonian Museum of Natural History in Washington vorgestellt. Er behauptete, dass die Milchstraße so riesig sei, dass sie das gesamte Universum umfassen müsse. Shapley bestand darauf, dass es sich bei den geheimnisvoll verschwommenen „Spiralnebeln“ wie Andromeda einfach um Sterne handelte, die sich am Rande unserer Milchstraße bildeten, und dass sie keine Rolle spielten.
Hubble hätte sich kaum vorstellen können, dass 70 Jahre später ein außergewöhnliches, nach ihm benanntes Teleskop, das Hunderte von Kilometern über der Erde thront, sein Vermächtnis fortführen würde. Das wunderbare Teleskop machte „Hubble“ zu einem Begriff, der für wunderbare Astronomie steht.
Heute verschiebt das Hubble-Weltraumteleskop der NASA die Grenzen des Wissens mehr als zehnmal weiter, als Edwin Hubble jemals sehen könnte. Das Weltraumteleskop hat den Vorhang für ein zwanghaftes Universum voller aktiver Sterne, kollidierender Galaxien und außer Kontrolle geratener Schwarzer Löcher gelüftet, inmitten des himmlischen Feuerwerks des Zusammenspiels von Materie und Energie.
Edwin Hubble war der erste Astronom, der die ersten Schritte unternahm, die schließlich zum Hubble-Weltraumteleskop führten und einen scheinbar unendlichen Ozean von Galaxien enthüllten. Er glaubte, dass es Galaxien trotz ihrer Häufigkeit nur in wenigen spezifischen Formen gibt: Windradspiralen, fußballförmige Ellipsengalaxien und seltsame unregelmäßige Galaxien. Er glaubte, dass dies Hinweise auf die Galaxienentwicklung sein könnten – doch die Antwort musste auf das legendäre Hubble Deep Field des Hubble-Weltraumteleskops im Jahr 1994 warten.
Das aussagekräftigste Ergebnis der Analyse von Edwin Hubble war, dass sich die Galaxie umso schneller von der Erde zu entfernen scheint, je weiter sie entfernt ist. Das Universum schien sich wie ein Ballon auszudehnen. Dies basierte darauf, dass Hubble die Galaxienabstände mit der Rötung des Lichts – der Rotverschiebung – in Verbindung brachte, die die Entfernung der Galaxien proportional vergrößerte.
Die Rotverschiebungsdaten wurden erstmals vom Astronomen Vesto Slipher vom Lowell Observatory gesammelt, der die „Spiralnebel“ ein Jahrzehnt vor Hubble spektroskopisch untersuchte. Slipher wusste nicht, dass sie extragalaktisch waren, aber Hubble stellte die Verbindung her. Slipher interpretierte seine Rotverschiebungsdaten zunächst als Beispiel für den Doppler-Effekt. Dieses Phänomen wird dadurch verursacht, dass Licht zu längeren, rötlicheren Wellenlängen gestreckt wird, wenn sich eine Quelle von uns entfernt. Für Slipher war es merkwürdig, dass sich alle Spiralnebel scheinbar von der Erde wegbewegten.
Zwei Jahre bevor Hubble seine Erkenntnisse veröffentlichte, analysierte der belgische Physiker und Jesuitenpriester Georges Lemaître die Beobachtungen von Hubble und Slifer und kam erstmals zu dem Schluss, dass das Universum expandiert. Diese Proportionalität zwischen den Entfernungen und Rotverschiebungen der Galaxien wird heute als Hubble-Lemaître-Gesetz bezeichnet.
Da sich das Universum scheinbar gleichmäßig ausdehnte, erkannte Lemaître außerdem, dass die Expansionsrate in der Zeit zurückverfolgt werden konnte – wie beim Zurückspulen eines Films –, bis das Universum unvorstellbar klein, heiß und dicht war. Erst 1949 kam der Begriff „Urknall“ in Mode.
Dies war eine Erleichterung für Edwin Hubbles Zeitgenossen Albert Einstein, der daraus folgerte, dass das Universum nicht stationär bleiben könne, ohne unter der Anziehungskraft der Schwerkraft zu implodieren. Die Geschwindigkeit der kosmischen Expansion wird heute als Hubble-Konstante bezeichnet.
Ironischerweise hat Hubble selbst das außer Kontrolle geratene Universum als Interpretation der Rotverschiebungsdaten nie vollständig akzeptiert. Er vermutete, dass ein unbekanntes physikalisches Phänomen die Illusion erweckte, dass die Galaxien voneinander wegflogen. Er hatte teilweise Recht, als Einsteins spezielle Relativitätstheorie die Rotverschiebung als einen Effekt der Zeitdilatation erklärte, der proportional zur Ausdehnung des expandierenden Raums ist. Die Galaxien scheinen nur durch das Universum zu zoomen. Stattdessen dehnt sich der Weltraum aus.
Nach Jahrzehnten präziser Messungen gelang es dem Hubble-Teleskop, die Expansionsrate genau zu bestimmen und dem Universum ein Alter von 13,8 Milliarden Jahren zu geben. Dies erforderte die Festlegung der ersten Stufe dessen, was Astronomen die „kosmische Distanzleiter“ nennen, die erforderlich ist, um einen Maßstab für weit entfernte Galaxien zu bilden. Sie sind Cousins von V1, veränderlichen Cepheidensternen, die das Hubble-Teleskop mehr als 100-mal weiter von der Erde entfernt erkennen kann als der Stern, den Edwin Hubble zuerst entdeckte.
Die Astrophysik wurde 1998 erneut auf den Kopf gestellt, als das Hubble-Teleskop und andere Observatorien entdeckten, dass sich das Universum durch ein Phänomen, das als „dunkle Energie“ bezeichnet wird, immer schneller ausdehnt. Einstein spielte zunächst mit der Idee einer abstoßenden Form der Schwerkraft im Raum und nannte sie die kosmologische Konstante.
Noch mysteriöser ist, dass die aktuelle Expansionsrate anders zu sein scheint, als moderne kosmologische Modelle des sich entwickelnden Universums vorhersagen würden, was die Theoretiker zusätzlich verwirrt. Heutzutage ringen Astronomen mit der Vorstellung, dass sich alles, was das Universum beschleunigt, im Laufe der Zeit ändern könnte. Das römische Weltraumteleskop der NASA dürfte mit der Fähigkeit, große kosmische Untersuchungen durchzuführen, zu neuen Erkenntnissen über das Verhalten dunkler Materie und dunkler Energie führen. Roman wird die Hubble-Konstante wahrscheinlich mithilfe von Linsen-Supernovae messen.
Dieses große, jahrhundertelange Abenteuer, das die Tiefen des Unbekannten auslotete, begann damit, dass Hubble am Mount Wilson Observatory hoch über Los Angeles einen großen Lichtfleck, die Andromeda-Galaxie, fotografierte.
Kurz gesagt, Edwin Hubble ist der Mann, der das antike Universum auslöschte und ein neues Universum entdeckte, das die Selbstwahrnehmung der Menschheit auf einen unbedeutenden Fleck im Kosmos schrumpfen ließ.
