Брайан Китинг - Гонка за Нобелем. История о космологии, амбициях и высшей научной награде

Облака состоят из крошечных молекул воздуха и более крупных молекул воды. Воздух и вода прозрачны, так что млечный эффект не связан с цветом самих молекул. Капли воды намного больше, чем длина волн солнечного света, проходящего через облако. Солнечный свет может казаться желтым, но на самом деле в нем множество цветов, что хорошо видно в радуге после дождя. Когда солнечный свет проходит через капли воды, все цвета смешиваются, и рассеянный цвет кажется белым. Помимо этого, рассеяние уменьшает интенсивность света по пути от его источника к нам.

Таким образом, какой бы причудливой ни была реальная форма облака, пилоту, который летит внутри него, она представляется сферической белой оболочкой, центрированной вокруг самолета (рис. 7.).

В 1847 году астроном Вильгельм Струве [14]обнаружил причину, по которой Гершель центрировал нашу Галактику вокруг Земли: рассеяние {10} . Вид с Земли можно сравнить с видом из кабины самолета; мы все пилоты и находимся на борту космического корабля под названием Земля. Но здесь аналогия заканчивается, поскольку вместо молекул воды, рассеивающих солнечный свет в облаке, в галактике Млечный Путь крошечные частицы межзвездной пыли рассеивают свет звезд. В какую бы сторону космоса мы ни посмотрели, количество звезд стремительно уменьшается с увеличением расстояния. Струве назвал эту комбинацию затухания и рассеяния света межзвездным поглощением, хотя он и не знал, чем именно это явление вызывается. Как бы то ни было, межзвездное поглощение мешало определить, находимся мы в центре Галактики или нет. Где бы мы ни находились, нам все равно казалось бы , что мы в центре.

На следующие несколько десятилетий в астрономической науке наступило затишье, пока астрономы не построили еще более мощные телескопы и наконец-то классифицировали туманности на два типа: содержащие отдельные звезды и очевидно состоящие из «млечности», которая не разлагается на отдельные звезды, какие бы сильные телескопы ни использовались.

В 1912 году американский астроном Весто Слайфер вернулся к любимым Галилеем Плеядам и измерил спектр туманности. Чтобы получить спектр, нужно пропустить свет через призму или дифракционную решетку (ее можно сделать, например, из компакт-диска). Проходя через такое приспособление, свет разделяется на составляющие его цвета. Разные атомы производят разные спектры излучения. Например, пары натрия при нагревании дают яркий желтый свет, поэтому их часто используют в лампах для уличных фонарей. Хотя невооруженному глазу этот свет кажется желтым, как и солнечный, если пропустить его через призму, вы увидите преимущественно желтые линии, тогда как солнечный свет состоит из множества цветов. По этой причине ученые называют спектр «химическим отпечатком пальцев», по которому можно довольно точно определить состав источника света.

Когда Слайфер разложил свет, исходящий от туманности Плеяд, цвет за цветом, он обнаружил, что спектр туманности соответствует спектру звезд, окруженных млечным свечением. Слайфер сделал вывод, что эта туманность образована звездным светом — светом от тех же звезд, рассеянным в крошечных зеркалах — частицах пыли.

Эта же пыль была причиной межзвездного поглощения и вызвала ту самую оптическую иллюзию, из-за которой Гершель считал, что мы находимся в галактическом центре. Галилей и Гершель были обмануты одним и тем же миражом. Космическая пыль затуманила первые Великие дебаты — и продолжает оставаться карой небесной для космологов вплоть до наших дней.

Вскоре после того, как была установлена причина межзвездного поглощения, астрономы вернулись к исследованию Млечного Пути в надежде преодолеть иллюзию, жертвой которой пал Гершель, и определить настоящее положение Земли внутри Галактики. Но для этого им потребовалось изобрести новый астрономический инструмент.

В 1918 году астроном Харлоу Шепли обнаружил специфический тип звезд внутри плотного, шаровидного их скопления, известного как шаровое скопление. Эти массивные кластеры, каждый из которых включает больше 100 000 звезд, подобны небесным сундукам сокровищ. В них сокрыты настоящие звездные бриллианты — переменные пульсирующие звезды, носящие общее название «цефеиды». Шепли мгновенно сообразил, что наткнулся на нечто действительно важное, — благодаря работе американского астронома Генриетты Ливитт.