המדען שהרחיב את היקום

60 שנה למותו של האסטרונום אדווין האבל

לפני שנתיים הוענק פרס נובל בפיסיקה לשלושה אסטרונומים מארה”ב ומאוסטרליה, על הגילוי כי היקום שלנו מתפשט בקצב מואץ. ואולם, עצם הרעיון שהיקום מתפשט בכלל, היה רעיון שחולל מהפכה של ממש בתפיסה האנושית. גם הרעיון כי היקום גדול הרבה יותר מהגלקסיה שלנו – שביל החלב – וכי היא אינה אלא אחת מני רבות כמותה, כלל לא היה מובן מאליו עד לפני פחות ממאה שנה, ועד תצפיותיו של מי שהוגדר “האסטרונום הגדול ביותר במאה העשרים”.

ספורטאי ומשפטן

אדווין האבל (Edwin Powell Hubble) נולד ב-20.11.1889 במדינת מיזורי. מילדותו היה ספורטאי מצטיין, במיוחד בכדורסל ובאתלטיקה. במקביל, הוא גילה עניין רב במדע, ובייחוד באסטרונומיה, בין השאר בזכות סבו, שבנה בעבורו טלסקופ ליום הולדתו השמיני. את בית הספר התיכון סיים באילינוי, לשם עברה המשפחה. כשביקש ללמוד מדעים באוניברסיטה, התעקש האב כי ילמד משפטים, כדי שתהיה לו הכנסה בטוחה. האבל נעתר, אבל לצד לימודי המשפטים באוניברסיטת שיקאגו, לקח גם קורסים בפיסיקה ובאסטרונומיה. במהלך לימודיו עבד האבל במעבדתו של הפיסיקאי רוברט מיליקן (לימים חתן פרס נובל בפיסיקה), ובזכות המלצתו של מיליקן קיבל ב-1910 מלגה יוקרתית ללימודים באוקספורד שבבריטניה. גם שם המשיך בלימודי המשפטים, בעקבות הבטחתו לאביו הגוסס, וכן למד לתואר שני בספרדית. לימודיו נקטעו עם מות האב ב-1913, והוא שב לארה”ב והתחיל לעסוק בהורה כדי לסייע בפרנסת אמו ואחיו. לאחר שהתייצב מצבם הכלכלי, פנה האבל – סוף-סוף – להגשים את חלומו, והשלים תואר שני ודוקטורט באסטרונומיה. בעבודת הדוקטורט חקר וסיווג את סוגיהן של הערפיליות – גופים הנראים ככתם מטושטש בשמי הלילה, בשונה מהכוכבים הבוהקים. לאחר סיום הדוקטורט קיבל האבל עבודה במצפה הכוכבים המשוכלל בהר ווילסון שבקליפורניה, אך בטרם התחיל בעבודתו נכנסה ארה”ב למלחמת העולם הראשונה. האבל התגייס לצבא ויצא לאירופה, ואף על פי שהגיע מאוחר מכדי להשתתף בלחימה עצמה, הוא שב להר ווילסון רק ב-1919, להתחיל – בגיל 30 – את עבודתו המחקרית.

הוויכוח הגדול

בראשית המאה העשרים, ולמעשה עוד קודם לכן, נחלקו האסטרונומים בשאלת טבען של הערפיליות. קבוצה אחת סברה כי מדובר בגופים קטנים יחסית המצויים בתחומי שביל החלב – אולי בשוליו – וכי אין כמעט כוכבים מחוץ לשביל החלב, שהוא הגלקסיה היחידה ביקום. הקבוצה היריבה סברה כי היקום רחב הרבה יותר, והערפיליות הן פשוט גלקסיות מרוחקות מאוד. כדי ליישב את המחלוקת המרה זומנו נציגים של שני הצדדים ב-1920 ל”ויכוח הגדול” – עימות פומבי בוושינגטון הבירה. שני הצדדים הציגו את עמדותיהם ואת הראיות המדעיות התומכות בהן, אך בעימות לא הושגה הכרעה, והמחלוקת נותרה בעינה. האבל, שביקש להשיג ראיות מוצקות ליישוב המחלוקת, המשיך בתצפיות מדוקדקות על הערפיליות, וב-1923 זיהה בערפילית אנדרומדה כוכב קפאידי (Cepheid) – כוכב שעוצמת אורו מתבהרת ומתעמעמת באופן מחזורי. בזכות פריצת-דרך שהשיגה כמה שנים קודם לכן האסטרונומית המבריקה הנרייטה ליוויט (Leavitt), אפשר היה להשתמש בקפאידים כאלה כסמני מרחק קוסמולוגיים. האבל חישב ומצא שהכוכב שגילה – ולכן גם ערפילית אנדרומדה שהוא שוכן בה – מרוחקים כ-900,000 שנות אור מכדור הארץ. מכיוון שקוטרו של שביל החלב נאמד ב-100,000 שנות אור, אין ספק שאנדרומדה רחוקה בהרבה, ואינה יכולה להיות אלא גלקסייה עצמאית (מדידות חדשות במכשור משוכלל שלא היה ברשות האבל, העלו בשנים האחרונות כי היא מרוחקת מאיתנו עוד יותר: כ-2.5 מיליון שנות אור). הגילוי של האבל ב-1923 פתר את הוויכוח הגדול והממושך, והמחיש – באמצעות תצפית ממוקדת אחת – כי הגלקסיה שלנו אינה אלא אחת מני גלקסיות רבות במרחביו העצומים של היקום.

ממשיך להתרחב

במקביל לעבודתו של האבל, עשה אסטרונום אחר, וסטו סליפר (Slipher) פריצת דרך מרשימה משלו. הוא מדד את מהירותן של הערפיליות באמצעות ספקטרוסקופ – מכשיר המנתח את פליטת האור של כוכבים וגרמי שמיים אחרים, ומאפשר למדוד את מהירותם וכיוונם בעזרת אפקט דופלר. על פי האפקט הזה, גלים המתקרבים אלינו ייראו לנו צפופים יותר, בעלי תדירות גבוהה מהתדירות ה”אמיתית”, בעוד גלים המתרחקים מאיתנו ייגיעו בצפיפות נמוכה יותר. האפקט הזה בגלי קול מסביר למשל את השינוי בצליל הסירנה של אמבולנס המתקרב אלינו או מתרחק מאיתנו. אפשר למדוד אותו גם בגלי אור – במהירויות גבוהות בהרבה. בגופים המתקרבים אלינו ינוע ספקטרום הצבעים לכיוון אורכי הגל הקצרים, וייראה כחול יותר. לעומת זה, גופים מתרחקים נמצאים בטווח הגלים הארוכים יותר של האור הנראה, ולכן נראים אדומים יותר. סליפר גילה כי ערפיליות – כעת אנו כבר יודעים שאלה גלקסיות – רבות מתרחקות מאיתנו במהירות עצומה, לעיתים אלפי ק”מ בשניה.

מדענים שסברו עד כה כי הוא היקום הוא פחות או יותר סטטי, התחילו לפתח תיאוריות פרועות בנסיון להסביר את תנועת הגלקסיות, והאבל – שכבר היה אסטרונום בעל שם עולמי – הרגיש מחוייב לנסות ולפתור את הבעיה בעזרת הטלסקופ המשוכלל בהר ווילסון. לאחר שאימת את התצפיות של סליפר, הוא התחיל לחפש קשר בין מהירותן למרחקן מאיתנו, ועד מהרה מצא קשר ברור, שזכה לשם “חוק האבל”: ככל שגלקסיה מרוחקת יותר מאיתנו, כך מהירותה גבוהה יותר. לגילוי המרתק הזה, שפורסם ב-1929, היו שתי השלכות מדעיות שטלטלו את עולם האסטרונומיה, ואת תפיסתנו את היקום כולו. האחת, אם הגלקסיות ממשיכות להתרחק במהירות זו מזו, פירוש הדבר שהיקום אינו סטטי, אלא מתרחב והולך, כמו בלון מתנפח. השנייה, אם יש קשר כה הדוק בין המהירות למרחק, פירוש הדבר כי בנקודה מסויימת בזמן, נמצאו כל הגלקסיות באותו מקום. האבל חישב כי המצב הזה שרר לפי 1.8 מיליארד שנים, והניח בגילוי המרעיש את היסודות הראשונים לתיאוריית “המפץ הגדול” (כיום מקובלת ההנחה כי המפץ אירע לפני 13.8 מיליארד שנים).

אינשטיין השתכנע

האבל לא היה הראשון שהעלה את רעיון היקום המתרחב, ואת הרעיון שהיקום התחיל בזמן מסויים, הנגזר ממנו. מדענים שלא זכו להכרה רבה בימי חייהם, כמו ז’ורז’ למטר (Lemaitre) מבלגיה או אלכסנדר פרידמן (Friedmann) מרוסיה, צפו כי אפשר שהיקום מתרחב וכי התחיל מנקודה קבועה אחת. מדען מפורסם הרבה יותר, אלברט איינשטיין, שפרסם ב-1916 את תורת היחסות הכללית, הבין כי המשוואות שלו חוזות קריסה של היקום לתוך עצמו בשל הכבידה של מרכיביו. מכיוון שסבר כי היקום הוא סטטי, הוא הוסיף לנוסחאות את הקבוע הקוסמולוגי, המבטא כוח דחייה וסותר את קריסת היקום. ב-1931, בביקור בהר ווילסון, הכריז איינשטיין כי השתכנע מהתצפיות של האבל (וכי פרידמן ולמטר צדקו בתחזיותיהם). הוא מחק מהמשוואות את הקבוע הקוסמולוגי, ולימים כינה אותו “הטעות הגסה ביותר שעשיתי בחיי”. רעיון המפץ הגדול המשיך לקבל חיזוקים מדעיים, עד שאושר סופית במדידות של קרינת הרקע הקוסמית בתחילת שנות ה-90.

כוכב בשמי הוליווד

במקביל לעבודתו המדעית, נהנה האבל מחיי חברה ססגוניים וזוהרים. ב-1924 נשא לאישה את גרייס ברק (Burke), בתו של בנקאי קליפורני עשיר כקורח. מעמדה הכלכלי והצלחתו המדעית הפכו אותם לאחד הזוגות החזקים בהוליווד (שהר ווילסון קרוב אליה מאוד). הם התרועעו עם שחקנים וסלבריטאים אחרים, והזמינו אורחים מפורסמים רבים למצפה הכוכבים. ב-1937 היה האבל אורח הכבוד בטקס הפרסים של האקדמיה האמריקנית לקולנוע (האוסקר), הוצג לקהל וזכה לתשואותיהם של מיטב כוכבי הוליווד. ואולם, על אף פרסומו, לא זנח האבל את עבודתו האסטרונומית במשך כל חייו, המשיך בחקר גלקסיות רחוקות וגם גילה את האסטרואיד “סינסינטי”. רק בתקופת מלחמת העולם השניה התנתק מהקוסמולוגיה והתגייס למחקרים בליסטיים בעבור הצבא האמריקני. ב-1949 לקה בהתקף לב, אך עד מהרה שב לעבודתו. ארבע שנים לאחר מכן הכריע אותו קריש דם במוחו, והאבל הלך לעולמו ב-28.9.1953 – היום לפני 60 שנה. לבקשתו, לא נערכה לו הלוויה, והוא נטמן בקבר לא מסומן. מקום קבורתו לא נודע עד עצם היום הזה.

במשך שנים ארוכות נאבק האבל נגד ועדת פרס נובל לפיסיקה, שסירבה להכיר באסטרונומיה כתחום של הפיסיקה, ולהכיר בזכותם של האסטרונומים לפרס היוקרתי. זמן קצר לפני מותו קיבלה הוועדה – סוף סוף – את עמדתו, ואף החליטה להעניק לו את הפרס. ואולם, ההחלטה התקבלה מאוחד מדי בעבורו: הוא לא הספיק לשמוע עליה, וגם לא לקבל את הפרס, שאינו מוענק לאחר המוות. האבל זכה בחייו בפרסים רבים אחרים, ובסוף המאה שעברה קיבל את מה שעשוי להיות אות ההוקרה הגדול ביותר בעבור אסטרונום. טלסקופ החלל הראשון – שהוצב במסלול סביב כדוה”א ב-1990, נושא את שמו. במשך יותר מעשרים שנה תורם טלסקופ האבל תרומות אדירות לחקר היקום, הנצחה ראויה למי שרבים מסכימים כי היה האסטרונום הגדול ביותר במאה ה-20.