Джон Малоун - Нераскрытые тайны природы. Расширяющий кругозор экскурс в историю Вселенной с загадочными Большими Взрывами, частицами-волнами и запутанными явлениями, не нашедшими пока своего объяснения

Автором открытия, о котором рассказывается ниже, стала мало кому известная женщина-астроном Генриетта Сван Ли-вит. Это обстоятельство заслуживает особого внимания, поскольку в те годы женщины редко занимались наукой, так что знаменитая Мария Кюри, получившая с мужем Нобелевскую премию по физике в 1903 г., а затем и лично Нобелевскую премию по химии в 1911 г., была всего лишь ярким исключением из правил. Г. Ливит с группой сотрудниц занималась составлением каталога фотографий звездного неба, полученных на телескопе Гарвардского колледжа в горах Перу. Работа этих женщин была очень важной (коллеги в шутку называли их «вычислительными машинами»), но одновременно достаточно скучной и низкооплачиваемой. Однажды, изучая серию фотографий созвездия Магеллановых Облаков, Ливит заметила, что различие в блеске некоторых цефеид (звезд переменной яркости) зависит не только от их размера, но и от расстояния до Земли.

Важность этого наблюдения понял известный американский астроном Харлоу Шепли, который впоследствии более 30 лет был директором Гарвардской обсерватории (1920—1952). Наблюдаемые закономерности казались совершенно необычными. Яркость цефеид возрастала и уменьшалась в бесконечной последовательности циклов с периодом от нескольких дней до нескольких недель. Проведя измерение в течение хотя бы двух циклов, можно определить яркость каждой из звезд, называемую абсолютной яркостью. Разница между ее величиной и наблюдаемой в конкретный момент яркостью (так называемой кажущейся яркостью) зависит от расстояния до Земли. Еще Исаак Ньютон установил, что яркость объекта обратно пропорциональна квадрату расстояния до наблюдателя. Расстояние до звезды можно вычислить по простым тригонометрическим формулам, пользуясь которыми, например, моряки определяют расстояние от корабля до маяка. (В астрономии Землю можно уподобить кораблю, а звезду — удаленному маяку.)

Используя этот новый метод, Шепли продолжил наблюдения звезд Магелланова Облака ив 1916 г. обнаружил, что наша Солнечная система расположена не в центре Млечного Пути (как традиционно полагали астрономы), а на его периферии. По расчетам Шепли, расстояние до центра Млечного Пути составляло примерно 50 тысяч световых лет, однако позднее выяснилось, что оно равно 30 тысячам световых лет. Ошибка в расчетах объясняется тем, что он (как и все другие астрономы в начале прошлого века) полагал, что Млечный Путь включает всю Вселенную. Этот пример показывает, что ученым с трудом удается воссоздавать целостную картину мира даже в результате крупных научных открытий, если они не в состоянии отрешиться от традиционной системы взглядов.

Еще сильнее научное сообщество было поражено идеей Эдвина Пауэлла Хаббла, выдающегося астронома и постоянного оппонента X. Шепли. Хаббл предположил, что Млечный Путь является лишь маленьким фрагментом гигантской мозаики звездного неба. В дни новогодних торжеств 1925 г. в Вашингтоне состоялась астрономическая конференция, ставшая знаменитой из-за доклада Хаббла, прочитанного от его имени одним из ведущих астрономов США Генри Норрисом Расселом. В докладе Хаббла было показано, что Млечный Путь — это одна из бесчисленных галактик, разбросанных в космическом пространстве на огромных расстояниях друг от друга. Хаббл даже придумал для них красивый поэтический образ «островные вселенные», который позволяет любому прочувствовать пустынные просторы космоса.

Спиральная галактика NGC 4639, расположенная на расстоянии 78 миллионов световых лет от Земли в созвездии Девы, представляющем собой скопление галактик. Яркие точки по краям рисунка соответствуют молодым звездам. Некоторые из них относятся к классу цефеид и имеют переменную яркость, обнаруженную впервые Генриеттой Сван Ливит в 1912 г. Начиная с 1920-х годов астрономы используют цефеиды для определения межзвездных расстояний. (Предоставлено NASA.)

Хаббл и его единомышленники предполагали, что так называемые спиральные галактики являются не просто облаками газа внутри Млечного Пути, а представляют собой целые звездные системы, расположенные далеко за его пределами. В 1923 г. начал работать новый 2,5-метровый телескоп обсерватории Маунт-Вильсон, и Хаббл использовал полученные на нем фотографии для доказательства своей теории. Расчеты с использованием данных о цефеидах подтвердили гипотезу Хаббла, и в настоящее время около 30% известных нам галактик астрономы относят к спиральным туманностям, которые обычно представляют собой плоский диск с центральным утолщением и двумя характерными спиральными ветвями, образованными горячими молодыми звездами, а также облаками межзвездной пыли и газа. Предлагаемые Эдвином Хабблом размеры Вселенной потрясли воображение астрономов и казались совершенно немыслимыми широкой публике.