2020-03 HistoRik over ... Heber Curtis en Harlow Shapley


Heber Curtis (1872-1942) en Harlow Shapley (1885-1972)

 

Honderd jaar geleden, in 1920, was er het “Grote Debat”, zoals het toen genoemd werd.

Het was het tijdperk van grote ontdekkingen en theorieën in de natuur- en sterrenkunde.

Het debat ging toen eigenlijk over drie grote vragen :

  • Hoe groot is de Melkweg?
  • Waar ligt ons zonnestelsel in de Melkweg?
  • Zijn er nog meer melkwegstelsels?

Het debat werd gehouden in Washington tussen astronomen Heber Curtis en Harlow Shapley.

Het debat is uiteindelijk beroemder geworden dan beide astronomen zelf, daarom willen we hier hun leven schetsen.

Noot: in de reeks 'Ken je klassiekers' op de MIRA-website kan je meer lezen over het grote debat en de rol van Edwin Hubble erin.

 

island-universes-20-728.jpg

 

Heber Curtis (1872-1942)

 

Heber Curtis was zowel taalkundige als astronoom en werd geboren in 1872 in Muskegon, Michigan. Zijn vader was een veteraan van de Amerikaanse burgeroorlog. Hij werd gewond in de strijd en verloor zijn linkerarm. Hij studeerde nadien aan de universiteit van Detroit en werd beambte van de douane in Detroit.  Zijn moeder was van Engelse afkomst en hield van Engelse literatuur en muziek. Het gezin verhuisde naar Detroit toen Heber zeven jaar oud was.

Hij behaalde een graduaat aan de  hogeschool in Detroit in 1889 en schreef zich daarna in aan de universiteit van Michigan. Daar studeerde hij drie jaar klassieke talen: Latijn, Grieks, Hebreeuws, Assyrisch en Sanskriet. Hij volgde ook een cursus mathematica. Hij werd leraar Latijn in Detroit, in 1894 kreeg hij werk aangeboden als professor Latijn-Grieks aan het Napa College nabij San Francisco. Daar kon hij gebruik maken van de telescoop van het College, en dat wekte zijn belangstelling.

In 1895 trouwde hij en het gezin kreeg vier kinderen.

Curtis.jpg

In 1896 vond er een fusie plaats met de Pacific University in San Diego, en aangezien er een plaats vacant was voor de leerstoel mathematica en astronomie, stel Curtis zich kandidaat en hij werd aangenomen. Hij zocht advies in het Lick Observatory en ging er in de zomer van 1897 en 1898 twee jaar werken als assistent.

In 1900 kon hij mee met een zonsverduisteringsexpeditie, en omdat hij toen besliste om verder te gaan in de sterrenkunde, nam hij het besluit om twee jaar sterrenkunde te studeren aan de universiteit van Virginia.

Hij behaalde er zijn doctoraat in 1902 en kon vanaf dan aan het werk als volwaardig assistent aan het Lick Observatory. Het onderzoek ging daar vooral over de spectroscopie van sterren. In 1906 werd hem een functie aangeboden in Chili voor het bestuderen van de zuidelijke hemel. In 1909 werd hij terug gevraagd naar Lick voor de studie van nevels.

Het ging er vooral om al die verschillende soorten nevels te ordenen en  klasseren. Er waren planetaire nevels, witte nevels, spiraalnevels, en men dacht dat die allemaal behoorden tot het ene, grote melkwegstelsel. Van de spiraalnevels zag men een verschil in oriëntatie, zowel van opzij of van bovenaf gezien en alles daartussenin. Ook waren er meerdere soorten spiraalstructuren. Ten slotte werden er verschillende roodverschuivingen van spiraalnevels gemeten.

Curtis ontdekte ook nog stof- en gaswolken. Toen in 1917 ontplofte sterren gevonden werden in spiraalnevels kwam hij tot de conclusie dat het andere sterrenstelsels moesten zijn en geen gasnevels in onze eigen Melkweg. De ontplofte sterren kennen we nu als supernovae. En zo schatte Curtis de afstand tot de Andromedanevel op 500.000 lichtjaar.

Een debat moest dus volgen, maar ondanks de sterke argumenten van Curtis leverde dat debat geen uitsluitsel, pas in 1924 kon Edwin Hubble het doorslaggevende bewijs leveren.

Gedurende zijn carrière als astronoom nam Curtis deel aan in totaal elf eclipsexpedities.

Er was de expeditie naar Rusland in 1914. Men zou proberen om de afbuiging van sterlicht nabij de Zon te meten, wat volgens Einstein 0,83” zou bedragen.

Het was de dag van de eclips echter bewolkt. En nog erger: door het uitbreken van de Eerste Wereldoorlog raakte het precisiemateriaal geblokkeerd in Rusland.

In 1918 was er weer een gelegenheid om een eclipsexpeditie te doen naar de staat Washington, maar het geleende materiaal bleek niet nauwkeurig genoeg.

Met de uit Rusland teruggekeerde instrumenten kon Curtis uiteindelijk bij de eclips van 1922 succesvolle metingen doen, maar Arthur Eddington was hem voor geweest om het gelijk van Einstein te bewijzen tijdens de eclips van 1919.

Curtis was dan al sinds 1920 directeur van het Pittsburgh Observatory.

In 1930 werd hij weer directeur van het Michigan Observatory voor het installeren van een 2,5m spiegeltelescoop. Maar wegens de depressie van de jaren 1930 is dit plan nooit verwezenlijkt. Uiteindelijk belandde de spiegel op La Palma voor de bekende  Isaac Newton-telescoop.

Heber Curtis stierf in 1942 in Ann Arbor, Michigan op 70-jarige leeftijd.

 

Harlow Shapley (1885-1972)

 

Harlow Shapley werd geboren in 1885 in Nashville, Missouri in een boerenfamilie.

Hij volgde de lagere school in Jasper, Missouri en studeerde dan verder thuis en begon als journalist te werken in Kansas en Missouri. Hij vervolgde zijn zelfstudie en volgde een zesjarig programma in anderhalf jaar. In 1907 behaalde hij een graduaat handel en wou zich inschrijven voor journalistiek aan de universiteit van Missouri, maar deze cursus was voor een jaar uitgesteld. Shapley besloot dan maar het eerste van de lijst te nemen, maar archeologie vond hij te moeilijk om uit te spreken en dus werd het astronomie.

Hij behaalde in 1910 zijn bachelor en in 1911 zijn master, en hij kon meteen als sterrenkundige aan het werk in Princeton, New Jersey, waar hij samenwerkte met Henry Russell aan het onderzoek van Cepheïden in bolvormige sterrenhopen.

In 1914 kon hij aan het werk als assistent van George Hale op Mount Wilson. in datzelfde jaar huwde hij Martha Betz (1890-1981), een autoriteit op het gebied van eclipserende dubbelsterren. Samen hadden ze vijf kinderen, die allemaal wetenschappers of professor zouden worden, net zoals hun kleinkinderen.

Shapley.jpgIn die periode ontdekte Shapley dat Cepheïden geen eclipserende maar pulserende variabelen zijn.

Met verder onderzoek van Cepheïden en de locatie van bolhopen kwam hij tot het bepalen van de omvang van het melkwegstelsel: de Melkweg heeft een doorsnee van 300.000 lichtjaar, de Zon ligt aan de buitenrand, en bolhopen liggen ver buiten het centrum, dat zich bevindt richting het sterrenbeeld Sagittarius. Een opmerkelijke schaalvergroting, want sinds het onderzoek van William Herschel nam men een doorsnee aan van 15 à 20.000 lichtjaar, later werd die waarde verhoogd tot 100.000 lichtjaar.

Tijdens Wereldoorlog I bleef Shapley werken als astronoom, terwijl Edwin Hubble, die ook werkte op Mount Wilson, zich als oorlogsvrijwilliger meldde. Na de oorlog in 1919 stelde Hubble vast dat Shapley zijn onderzoek had overgenomen, waardoor er onenigheid ontstond tussen beide astronomen, een relatie die nooit meer goed zou komen.

Shapley werd als opvolger van Pickering aangewezen aan de universiteit van Harvard, en daarmee werd de wrijving nog groter. Hij was nu onderzoekshoofd in Harvard, terwijl Hubble verder mocht werken met de prachtige Hooker-telescoop op Mount Wilson. In Harvard vervolledigde Shapley de Henry Draper catalogus van Pickering en gaf ook zijn steun aan de AAVSO, de American Association of Variable Star Observers. Ook het bekende debat van 1920 moet gezien worden in de ijverzucht van Shapley. In 1921 werd hij zelfs directeur van Harvard, wat hij bleef tot 1952. Hij werkte er met Cecilia Payne, de autoriteit en ontdekker van de Cepheïden. In hun artikels en papers kwamen Shapley en Hubble  mekaar nog dikwijls tegen, maar de antipathie bleef. Hubble ontdekte Cepheïden in de Andromedanevel en daardoor kon de afstand ervan bepaald worden. En werd de theorie van Curtis bevestigd over het bestaan van andere melkwegstelsels. 

Shapley maakte van Harvard één van de meest gerenommeerde instituten op het gebied van sterrenkunde.

Hij stichtte er ook het hoofdkwartier van de AAVSO en van het tijdschrift Sky & Telescope.

De Grote Depressie van begin de jaren 1930 had wereldwijd zware gevolgen. Shapley trok zich het lot aan van Duitse en Europese wetenschappers die in sommige Europese landen te lijden hadden onder vervolging en probeerde velen van hen naar Amerika te laten emigreren.

Van 1925 tot 1932 werkte hij aan een groot onderzoek in verband met de verspreiding van sterrenstelsels in het heelal. Daarbij ontdekte hij de beroemde supercluster van sterrenstelsels in de richting van het sterrenbeeld Centaurus, terecht de Shapley-supercluster genoemd.

In 1952 stopte hij als directeur van Harvard, maar hij bleef er wel professor tot in 1956.

Hij stierf in 1972 in een woonzorgcentrum in Boulder, Colorado. Hij werd 87 jaar.

In zijn carrière kreeg Shapley vele medailles en eretitels in Amerika en ook in het buitenland. Vermelden we vooral zijn eremedailles van de American Astronomical Society, de Royal Astronomical Society en de Societé Astronomique Française.

 

 

Tot slot

Harlow Shapley werd een beroemdheid.

Heber Curtis had grote tegenslagen: door de Eerste Wereldoorlog bleven zijn instrumenten in Rusland achter en was het Eddington die in 1919 de eer kreeg om te bewijzen dat Albert Einstein het bij het rechte eind had met zijn algemene relativiteitstheorie.

Bij het grote debat had hij het gelijk aan zijn kant, en niet Shapley, maar toch kwam hij door omstandigheden niet als winnaar uit het debat naar voren. Uiteindelijk zou Edwin Hubble die eer krijgen.

En door de depressie van de jaren 1930 lukte het niet om zijn observatorium te voorzien van de 2,5 meter spiegel die daarvoor bestemd was.

Hun beider namen zijn wel vereeuwigd met een krater op de Maan.

Curtis is een krater van 3 km nabij Picard in Mare Crisium.

Shapley is een krater van 24 km aan de zuidrand van Mare Crisium.

 

Tekst: Rik Blondeel, juni 2020