Lemaître eller Hubble?

Vem upptäckte universums expansion? Den amerikanske astronomen Edwin Hubble brukar hedras för förra seklets, om inte alla tiders, viktigaste astronomiska upptäckt. Detta trots att den belgiske jesuitprästen och kosmologen Georges Lemaître egentligen var först. Men hans text hade censurerats när den väl kom ut på engelska. Var det månne Hubble själv som hade ett finger med i spelet?

År 1927 publicerade Georges Lemaître sin artikel om universums expansion. Det var två år innan Edwin Hubble gjorde samma upptäckt. Men Lemaître skrev på franska i en okänd belgisk tidskrift. Ingen lade märke till artikeln. Ändå var texten revolutionerande.

Lemaître beskrev i sin artikel hur galaxer rusade bort från oss och från varandra i den ständigt expanderande rymden. Ju längre bort de var, desto snabbare for galaxerna i väg, något som i dag kallas Hubbles lag. Det kanske är dags att ändra på detta.

Efter att ha upptäckt expansionen drog Lemaître så småningom slutsatsen att det måste ha funnits en början, en startpunkt, till denna expansion. Eller, som han kallade det, en uratom från vilken universum tog fart. Lemaître föreställde sig denna som ett fyrverkeri, och han jämförde de bortrusande galaxerna med lysande bärnstenar. Även tiden har sin början i det ursprungsögonblick som ägde rum denna enda dag som saknar gårdag, med Lemaîtres ord. Det dröjde över 20 år tills det numera mer bekanta namnet big bang lanserades.

Länge var det föga populärt att tala om ett expanderande universum och ögonblicket då det bildades. Georges Lemaître blev hånad för sina slutsatser som stred mot den dåtida uppfattningen om världsalltet som statiskt och oföränderligt. Lemaîtres idéer ansågs springa ur hans djupa religiösa tro snarare än ur vetenskap. Än i dag lever detta kvar. Så beskrevs han också i Dan Browns bok Änglar och demoner – som en munk med ambitionen att genom kosmologiska teorier bevisa Guds existens. Inget kunde vara mer missvisande.

Lemaître var mycket riktigt katolsk präst. Han fick sitt kall redan som pojke, som äldste son till en jurist i den belgiska staden Charleroi. Upplevelserna som ung soldat under första världskriget stärkte honom i beslutet om en framtid inom kyrkan. Flera av lärarna vid prästseminariet S:t Rombaut, dit han så småningom kom som elev, lade märke till Lemaîtres matematiska begåvning och satte honom i kontakt med Einsteins senaste arbete – om den allmänna relativitetsteorin.

Teorin kom mitt under brinnande krig, men fyra år senare gjorde den Einstein världskänd över en natt. Från ön Principe, väster om Afrika, lät den brittiske astronomiprofessorn Arthur Eddington meddela att han genom observationer av solförmörkelsen kunde bekräfta relativitetsteorins förutsägelser. Som pacifist såg Eddington sig väl skickad att bli den som bekräftade och spred tysken Albert Einsteins teorier vidare. Något som knappast kan underskattas – så här bara ett par år efter Versaillefreden var många i Europa oförsonliga mot sina forna fiender.

Den allmänna relativitetsteorin beskriver hur gravitation formar och påverkar rymden. Mycket riktigt kunde Eddington notera att ljusstrålar från avlägsna stjärnor böjdes på vägen mot jorden av solens gravitation. Rymden var krökt, precis som relativitetsteorin beskrev den. Einstein visste att hans teori, som ersatte Isaac Newtons då 200 år gamla beskrivning av rum och tid, var omvälvande för rådande uppfattningar om universum. Men inte ens han kunde tänka sig hur radikalt teorin skulle skaka om hela kosmologin.

Einstein själv såg universum som oföränderligt. Men bara några år efter att relativitetsteorin hade publicerats, kom lösningar på dess ekvationer som innebar att universum inte var statiskt. Matematiken pekade mot att universum antingen expanderade eller krympte.

Den förste som påpekade detta var Aleksander Friedmann, en ung rysk fysikprofessor i Sankt Petersburg. Friedmann befann sig dock i revolutionens Ryssland, utan kontakt med omvärlden. Han dog bara 37 år gammal. När Georges Lemaître fördjupade sig i relativitetsteorin i sin doktorsavhandling och kom fram till samma slutsatser, gjorde han det ovetande om Friedmanns arbeten.

Ett stipendium förde Lemaître till Arthur Eddington. Han ansågs vara den ende i världen som, vid sidan av Einstein själv, förstod Einsteins teorier på djupet. Som kväkare kände sig Eddington befryndad med den unge prästen som ville tillbringa ett år med honom vid observatoriet i Cambridge. Det var i det mötet som astrofysiken – kombinationen av astronomi och avancerade matematiska kunskaper – föddes. När Lemaître sedan fortsatte till USA och sin andra doktorsavhandling vid Massachusetts institute of technology, MIT, var hans intressen unika bland astronomerna.

På en resa till Kalifornien besökte Lemaître astronomen Edwin Hubble, som inte bara var en stor man – huvudet längre än de flesta – han förfogade också över världens största teleskop, på Mount Wilson i Pasadena. Hubbles omtalade stora ego stärktes av de bedrifter han utförde – den största av dem var att mäta avståndet till Andromedanebulosan. Andromeda visade sig ligga så långt bort från oss att den omöjligen kunde höra till vår hemgalax Vintergatan, som troddes utgöra hela universum. Filosofen Immanuel Kant hade visserligen två sekler tidigare talat om ett universum som bestod av många galax-öar. Men det var före Hubble, och bara fria spekulationer.

Hubbles noggranna avståndsbestämningar avslöjade att Andromeda är vår granngalax, och universum blev plötsligt mycket större. Hubble tog som sin livsuppgift att mäta avstånden till andra galaxer, vilket inte är särskilt enkelt ens i dag. Till sin hjälp använde han variabla stjärnor, de så kallade cepheiderna. Deras ljus är så pålitligt att de kan användas som ett standardmått för att avståndsbedöma andra stjärnor.

Från besöket hos Hubble fick Lemaître med sig siffror på avstånden till avlägsna galaxer. Men förutom avstånden skaffade han sig också mätningar av galaxernas hastigheter. Därmed blev han redo att binda samman galaxerna i universum med dess kosmiska historia och utveckling.

Hastigheterna fick han, liksom senare Edwin Hubble, från astronomiveteranen Vesto Slipher i Arizona. Slipher hade lyckats kartlägga över 40 galaxer som alla uppvisade skiftande förskjutning i sin strålning mot längre våglängder, en så kallad rödförskjutning eller dopplereffekt. Ljusets våglängd blir längre om ljuskällan avlägsnar sig från oss.

Nu var Lemaître klar för sin revolutionerande slutsats: universum utvidgar sig. Med relativitetsteorin som grund härledde han Hubbles lag – hastigheten med vilken galaxerna avlägsnar sig från varandra är större ju längre avståndet mellan dem är. Förhållandet mellan hastigheten och avståndet är konstant. Lemaître beräknade även denna så kallade Hubblekonstant till 500 alternativt 670 kilometer per sekund och per megaparsec (astronomernas avståndsmått). Den är i samma storleksordning som Hubble, utifrån samma mätdata, kom fram till senare. Och båda överskattade värdet tiofalt jämfört med vad som är känt i dag.

Lemaîtres artikel kom år 1927 i Annales de la Societé Scientifique de Bruxelles. Men, som sagt, ingen läste den. När han samma år redovisade sina slutsatser om vårt långt ifrån statiska universum, var Albert Einstein inte nådig: ”Dina beräkningar är korrekta, men din bild av fysiken är avskyvärd.”

Tiden var inte mogen för att rucka på föreställningen om ett orörligt världsallt. Det var dock Einsteins bild av fysiken som snart skulle ändras. Fast det dröjde två år, och först med Edwin Hubbles artikel på engelska 1929 fick upptäckten ett bredare gensvar. Det var också då som Eddington fann att Lemaître redan ett par år tidigare faktiskt hade överbryggat gapet mellan observationerna och teorin.

Här tätnar mysteriet kring Lemaître. Hur kom det sig att hans insats blev så totalt bortglömd? Det kom ut en engelsk översättning av hans artikel 1931. Men i den saknas några nyckelavsnitt. I dessa oöversatta avsnitt diskuterar Lemaître expansionen och dess takt. Flera forskare hävdade att Edwin Hubble måste ha haft ett finger med i spelet – äran för upptäckten skulle förbli hans.

– Det stämmer att Hubble har rykte om sig att inte ha erkänt andras bidrag till upptäckten, berättar astronomen Mario Livio vid Space science institute i Baltimore.

Som anställd vid rymdteleskopet uppkallat efter Edwin Hubble, vill Livio bringa klarhet i debatten som under den senaste tiden har trappats upp.

– Jag var inte klar över hur Hubble kunde stryka i Lemaîtres text, säger han. Det är ändå långt mellan att inte ge ett erkännande och att censurera en artikel i en brittisk tidskrift.

För att bringa klarhet i frågan fick Livio åka till London och plöja igenom alla dokument. Det fanns gott om papper, men Livio visste vad han sökte – en brevväxling mellan redaktören och Lemaître. Det näst sista papperet blev bingo.

– Jag hade tur. Och jag hittade översättningen där de viktiga avsnitten var strukna – av Lemaître själv! Han tyckte att Hubbles artikel innehöll mycket bättre mätvärden, så hans egna tappade sin aktualitet, skrev han till redaktören.

– Det var synd, för Lemaître förtjänade all uppmärksamhet, och jag har hört från andra att han senare i livet var lite ledsen över att inte ha fått större uppskattning för sina arbeten om universums expansion.

Till skillnad från Hubble hade Lemaître en teoretisk förklaring till expansionen. På det sättet var hans insats för – och förståelse av – processen större än Hubbles. Å andra sidan hade Hubble utvidgat mätningarna och förfinat observationerna. Han fick fram ett bättre värde för konstanten. Men frågan är om han förstod den.

Hur gick det sedan? Expansionen blev så småningom ett accepterat faktum, men big bang blev länge förlöjligad. Lemaître anklagades för att ha inspirerats av sin tro, och det hjälpte föga att han utsågs till ordförande för Vatikanens vetenskapsakademi. Själv skilde han noga mellan kosmologi och teologi. Av vetenskapens alla grenar är det snarare psykologi än kosmologi som ligger teologin närmast, ansåg han.

När påven Pius XII i ett berömt tal i Rom 1951 lovordade big bang som skapelseögonblicket, fick Lemaître nog – det var helt fel att jämföra en vetenskaplig teori med Första Mosebok. Sedan dess och fram till sin död 1966 skrev inte Lemaître något mer om big bang-teorin. Strax innan han dog nåddes han av nyheten från USA om upptäckten av universums bakgrundsstrålning, en glödande rest och ett övertygande bevis för big bang.

– Vi ska börja kalla expansionen av universum för Lemaître-Hubbles lag, säger Mario Livio. Och jag hoppas att europeiska rymdstyrelsen kan ge en av sina kommande satelliter Lemaîtres namn.