Чтение онлайн

Если бы исследуемая Слифером туманность вращалась, то у одного её края (удаляющегося) наблюдалось бы красное смещение, а у другого – синее. Но, к своему удивлению, он получил совсем иной результат. Исследуя яркую Туманность Андромеды, Слифер обнаружил, что она обладает только синим смещением, т.е. приближается к нам. Он продолжил изучение других ярких туманностей и получил то синие, то красные смещения (но никогда оба одновременно) – очевидно, одни из туманностей удалялись от нас, а другие приближались. Но когда Слифер занялся менее яркими туманностями, оказалось, что все они только удаляются, т.е. обладают красным смещением.

В 1914 году Слифер представил свои результаты на заседании Американского астрономического общества. Он не был уверен, что правильно их истолковал, но его слайды говорили сами за себя. Аудитория, должно быть, оценила важность его открытия и проводила оратора бурными аплодисментами. Несколько астрономов вскоре подтвердили открытие Слифера, но, как ни странно, никто всерьёз не взялся за дальнейшие исследования, и в течение следующих 10 лет Слифер работал в этой области в одиночку.

Казалось бы, Слифер не мог не понимать важности своего открытия, но нельзя забывать, что тогда астрономы точно не знали, что представляют собой туманности. Одни, в том числе Ловелл, считали их газовыми облаками или возникающими планетными системами, другие – островными вселенными, состоящими из миллионов звёзд.

Слифер, однако, имел некоторое представление о значении своей работы, о чём и написал в 1921 году в газете «Нью-Йорк таймс»:

«…Линии спектра сильно смещены. Это указывает на то, что туманность улетает из нашей области пространства с завидной скоростью 1100 миль в секунду.

Данная туманность принадлежит к спиральному семейству, включающему в себя великое множество туманностей. Это наиболее удалённые из небесных тел, и они должны быть невероятно велики.

Если предположить, что такая быстро движущаяся туманность покинула окрестности Солнца в момент образования Земли, то, используя новейшие геологические данные о её возрасте, легко подсчитать, что сейчас туманность находится от нас на расстоянии многих миллионов световых лет.

Скорость этой туманности заставляет предполагать дальнейшее увеличение оцениваемого размера самих спиральных туманностей, а также расстояния до них, что раздвигает границы известной Вселенной.»

По иронии судьбы Слифер, которому до величайшего открытия оставался один шаг, так и не совершил его. По-видимому, представление о расширении Вселенной так и не пришло ему в голову, хотя к 1923 году он обследовал 45 туманностей и обнаружил, что почти все они имеют красное смещение. К 1925 году он исчерпал возможности своего скромного 24-дюймового телескопа и переключился на другие исследования.

Учёный, принявший эстафету от Слифера, присутствовал на его лекции, когда тот объявил о своём открытии в 1914 году; правда, в то время он был лишь студентом-старшекурсником. Наверное, это открытие сильно на него повлияло, ведь темой дипломной работы он выбрал туманности – те самые объекты, о которых говорил Слифер. Студента звали Эдвин Хаббл.

Хаббл был во всех отношениях выдающимся астрономом. Он родился в Маршфилде, штат Массачусетс, в 1889 году; его способности к учёбе и спорту проявились ещё в раннем возрасте. Он отлично учился и был прекрасным спортсменом как в школе, так и в Чикагском университете, где изучал физику. Рассказывали, что ученье давалось ему очень легко, может быть, даже чересчур легко. Естественно, у него оставалось много времени для занятий спортом, и он достиг больших успехов во многих видах – в лёгкой атлетике, баскетболе, боксе и гребле. За отличную учёбу Хаббл был удостоен стипендии им. Родса, которая позволила ему отправиться в Оксфорд изучать право.

По возвращении в 1913 году в США Хаббл занялся юридической практикой в Луисвилле, штат Кентукки, но через несколько месяцев она ему наскучила, и он разочаровался в праве. В Чикагском университете он когда-то прослушал начальный курс астрономии, а в юности запомнил много созвездий и прочитал несколько популярных книг по астрономии. Хаббл настолько охладел к праву, что в конце концов решил – лучше быть третьеразрядным астрономом, чем юристом; он понял, что по-настоящему его интересует только астрономия. Хаббл забросил право и вернулся в Чикагский университет. В Чикаго он записался на астрономический факультет и вскоре приступил к работе на гигантском телескопе в обсерватории Йеркес. Первыми объектами его исследования были туманности; им он в итоге посвятил всю свою жизнь.

Диссертацию Хаббл защитил в 1917 году, просидев всю ночь накануне защиты, так как не успевал закончить письменную часть и подготовиться к устному экзамену. К тому времени он уже получил приглашение из обсерватории Маунт-Вилсон и мог сразу же приступать к работе, но шла война, и он принял другое решение – записался добровольцем и вскоре уже был в Европе. Хаббл быстро вырос от капитана до майора, но в конце войны получил ранение и примерно через год после заключения перемирия вернулся в США.

Приехав в Штаты, Хаббл приступил в обсерватории Маунт-Вилсон к самому полному изучению туманностей. Несомненно, он помнил об открытии Слифера, но, кроме того, был и ряд нерешённых проблем. Прежде всего, астрономы тогда не знали, что представляют собой туманности. Наблюдения в обсерватории Йеркес убедили Хаббла в том, что это гигантские острова звёзд, но нужны были доказательства. Он начал делать снимки ближайших туманностей, в том числе Туманности Андромеды, с большой экспозицией и в конце концов добился успеха. В рукавах некоторых туманностей удалось разглядеть отдельные звёзды: тем самым было доказано, что туманности – не облака газа, а скопления звёзд. Одно оставалось неясным: насколько далеко они находятся? Если это удалённые системы, то они должны находиться вне Млечного Пути. Хаббл изучил звёзды, сфотографированные в рукавах, и обнаружил среди них цефеиды, звёзды переменной яркости. Это было важное открытие, так как за несколько лет до этого Генриетта Ливитт и Харлоу Шепли установили, что между периодичностью изменения яркости цефеид и расстоянием до них имеется связь, т.е., зная период, можно определить расстояние. Хаббл проделал соответствующие расчёты и обнаружил, что туманности действительно находятся вне Млечного Пути – они являются самостоятельными галактиками, существующими отдельно от нашей. Хотя некоторые астрономы сразу же отказались признать справедливость результатов Хаббла, через короткое время вопрос о туманностях был решён раз и навсегда.

Эдвин Хаббл у 100-дюймового телескопа в обсерватории Маунт-Вилсон

Поняв природу туманностей, Хаббл обратился к результатам Слифера. В чём значение красного смещения, открытого Слифером? Относится ли этот результат ко всем галактикам, и если да, то что он означает? Вместе со своим ассистентом Милтоном Хьюмесоном Хаббл начал проверять результаты Слифера, а затем и дополнять их. Это требовало времени, но Хаббл был настойчив и годами тщательно фотографировал спектры всё менее ярких галактик. Вскоре он понял, что не хватает важного ключа к разгадке: не известны расстояния до большинства фотографируемых галактик. В близких галактиках для определения расстояния он мог использовать цефеиды, но 100-дюймовый телескоп не позволял рассмотреть даже не очень удалённые галактики. Занявшись вплотную этой проблемой, Хаббл постепенно передал исследование спектров Милтону Хьюмесону.

Общительный, сердечный по натуре ассистент совсем не походил на Хаббла. Хаббла многие считали неприветливым и сдержанным, а Хьюмесона все любили. В один прекрасный день он появился в обсерватории Маунт-Вилсон в поисках работы, но получил лишь место погонщика мулов, потому что не имел образования. В те дни в обсерваторию вела одна-единственная крутая извилистая дорога, и одолеть её было под силу только мулам, которые и доставляли наверх все грузы. Хьюмесон проработал погонщиком несколько месяцев, а затем его повысили в должности до уборщика. Он не собирался всю жизнь прозябать в невежестве и каждый раз, помогая астрономам, проводившим наблюдения, засыпал их вопросами. Вскоре стало ясно, что он справится и с чем-либо гораздо более сложным, чем уборка помещений, и его взяли в помощники наблюдателя. Подготовки у Хьюмесона не было никакой, он до всего доходил сам, что не помешало ему за короткое время превратиться в опытного наблюдателя.

Пока Хаббл размышлял над проблемами расстояний и полученными результатами, его помощник пытался фотографировать всё более отдалённые галактики. Настойчивость и изобретательность помогли ему придумать «космическую лестницу». Зная расстояние до ближайших галактик (в одной из которых были цефеиды), он решил использовать их в качестве «мостика» к более далёким галактикам. Цефеиды он назвал первичными индикаторами, а в качестве вторичных выбрал самые яркие звёзды в галактиках, предположив, что они обладают одинаковой светимостью. Это позволило ему определить расстояние до них и сделать следующий шаг к ещё более отдалённым галактикам. И наконец, он использовал «третичные индикаторы», самые яркие галактики в группах галактик, предположив, что они все обладают примерно одинаковой светимостью. Проградуировав таким образом свою космическую лестницу, он получил возможность добраться до самых отдалённых галактик. Трудность заключалась в том, что каждая ступенька лестницы была связана с предыдущей. Если он ошибался в нижней ступеньке, то ошибка распространялась на следующую и путала все расчёты. Несмотря на это, такая методика представлялась вполне разумной (позднее в неё были внесены некоторые поправки), и в 1929 году, после нескольких лет напряжённой работы Хаббл объявил результат: Вселенная расширяется. Сами галактики не изменяются, но расстояние между ними линейно растёт со временем. Это означало, что галактики удаляются от нас, и чем дальше находится галактика, тем быстрее она удаляется. Первое сообщение, сделанное Хабблом, было основано на неоднозначных результатах, и многие считали, что на него повлияли европейские теоретические разработки, из которых следовало, что Вселенная расширяется. Но к 1931 году сомнения рассеялись: наблюдения Хаббла показали чёткую зависимость между расстоянием до галактик и их скоростью.