Николай Горькавый - Небесные механики
Слайфер раскопал «золотую жилу» и не думает останавливаться: он берётся за получение спектров других туманностей. Но эта задача ещё труднее, потому что эти спиральные облачка слабее туманности Андромеды.
Слайферу всё-таки удаётся измерить спектр туманности Сомбреро. Весто находит, что она движется со скоростью тысяча километров в секунду – в три раза быстрее Андромеды и в противоположном направлении – от Земли!
К лету 1914 года Слайфер измерил спектры пятнадцати туманностей. Это был научный подвиг. Каждая пластинка требовала суммарной экспозиции 12–14 часов, что означало наблюдение в течение нескольких ночей. Современные телескопы имеют точные электрические моторы, которые медленно поворачивают телескоп вслед за наблюдаемым объектом, компенсируя вращение Земли, ведь если не менять положение телескопа, то выбранная звезда или туманность быстро покинет поле зрения инструмента.
Телескоп Лоуэлловской обсерватории не имел современной системы постоянного слежения за движущимся звёздным небом. Слайфер не мог отойти от телескопа и спектрографа, постоянно следя за направлением инструмента.
– Как вы смогли так долго стоять у телескопа? – поражённо спрашивали Слайфера другие астрономы. Он сухо отвечал:
– Я прислонялся к нему.
Галатея восхищённо сказала:
– Он настоящий герой!
– Наблюдения пятнадцати туманностей были ещё более впечатляющи, чем первые наблюдения за Андромедой и Сомбреро. Слайфер не любил публичности и конференций, но в августе 1914 года он выступил на собрании Американского астрономического общества с докладом о своих исследованиях скоростей туманностей. Результат всех потряс: только три туманности, включая Андромеду, приближались к Млечному Пути; остальные двенадцать туманностей двигались от Земли – РАЗБЕГАЛИСЬ в разные стороны.
После окончания доклада весь зал встал и устроил Слайферу овацию. Вместе с другими астрономами ему аплодировал и Эдвин Хаббл – молодой студент, которого только что приняли в ряды Астрономического общества.
Знаменитый Герцшпрунг и другие астрономы, включая Кэмпбелла, поздравляли Слайфера с важным открытием и привыкали к новому видению мира. Стало понятно, что туманности – это такие же галактики, как и наш Млечный Путь. Но оставалось непонятным, что заставляло их разбегаться в разные стороны?
В апреле 1917 года Слайфер выступил на конференции в Филадельфии. К тому времени он измерил скорости 25 галактик, и только 4 из них двигались к Солнцу – остальные разбегались. Слайфер сказал, что это выглядит так, словно галактики отчего-то рассеиваются в пространстве.
В это время в Европе происходили важные события: в 1915 году Эйнштейн записал свои уравнения гравитации. В ноябре 1917 года голландский астроном де Ситтер показал, что при некоторых условиях уравнения Эйнштейна имеют решение, согласно которому Вселенная нестационарна, и галактики в ней могут разбегаться в разные стороны, как искры фейерверка. Де Ситтер первый употребил термин «разбегающаяся Вселенная».
Астроном Артур Эддингтон в своей книге 1923 года обсуждает теорию де Ситтера и подтверждающие её наблюдения Слайфера. К тому времени тот измерил уже скорости 41 галактики, и только 5 из них двигались к Солнцу. Эддингтон связывает теорию де Ситтера и наблюдения Слайфера и делает замечание, что скорость движения галактик должна возрастать с увеличением расстояния до них. Леметр, ученик Эддингтона, в 1927 году предложил уравнение, связывающее скорость разбегания галактик с расстоянием до них. Но определить реальные расстояния до других галактик из наблюдений было очень трудно.
И здесь астрономии помогла группа талантливых женщин из Гарварда. Эдуард Пикеринг, директор Гарвардской обсерватории, пошел против обычаев девятнадцатого века и создал для обработки многочисленных фотографий звёзд группу из женщин-астрономов.
– Молодец Пикеринг! – одобрила Галатея.
Никки согласилась:
– С одной стороны, Пикеринг был молодец, потому что открыл женщинам дорогу в современную астрономию, с другой стороны – он оказался экономным директором, потому что в конце девятнадцатого века зарплата женщин была в два раза меньше зарплаты мужчин, делавших ту же работу.
– Вот это безобразие! – немедленно возмутилась девочка.
– Гарвардские дамы-астрономы разработали современную спектральную классификацию звёзд O, B, A, F, G, K, M.
– Как-как? – переспросила Галатея.
– Эта последовательность букв запоминается английской фразой «Oh be a fine girl, kiss me!» – «О, будь хорошей девочкой, поцелуй меня!». Русская фраза для запоминания не так интересна: «Один Бритый Англичанин Финики Жевал Как Морковь». Одна из гарвардских дам-астрономов, Генриетта Ливитт, совершила фундаментальное открытие, которое позволило определить расстояния до других галактик.
В конце восемнадцатого века Джон Гудрайк, двадцатилетний любитель астрономии, ставший из-за детской скарлатины глухонемым, открыл переменность звезды дельта Цефея, яркость которой колебалась с периодом в несколько дней.
– А почему эта звезда меняет свою яркость? – поинтересовалась Галатея.
– Причиной пульсаций таких ярких переменных звёзд – цефеид – является накопление световой энергии под поверхностью звезды. Накопленный свет раздувает звезду и прорывается наружу – мы видим яркую вспышку. Потом внешние слои звезды остывают, сжимаются, становятся более непрозрачными, снова начинают перехватывать свет, идущий из центра светила, – и яркость звезды падает.
– Ага, – сказал Андрей. – Примерно так ведёт себя крышка кипящей кастрюли. Когда пара в кастрюле много, крышка подпрыгивает и выпускает пар, а потом снова возвращается на место.
– Очень похоже! – согласилась Никки. – До открытия антибиотиков люди часто болели. В детстве Генриетта Ливитт, как и Гудрайк, тоже потеряла слух из-за болезни, но биение звёзд и музыку космических сфер они оба слышали превосходно.
Генриетта Ливитт на фотопластинках, сделанных в Перу, в Южной Америке, обнаружила две с половиной тысячи цефеид и заметила, что средняя яркость цефеид Малого Магелланова Облака растет с периодом их пульсаций. Значит, измеряя периодичность цефеид, можно найти их истинную яркость! Учитывая, что наблюдаемый блеск звёзд падает с расстоянием, легко было найти дистанцию, с которой светит нам цефеида.
Так и был найден замечательный способ измерять межгалактические расстояния. Цефеиды стали для астрономов настоящими межгалактическими маяками!
Слайфер, Гудрайк, Ливитт – эти упорные и умные люди умели расспрашивать звёзды и слышать их тихие ответы.
Конечно, очень непросто обнаружить и исследовать цефеиды, расположенные в других галактиках. Лишь в 1929 году Эдвин Хаббл на 100-дюймовом телескопе Маунт-Вилсона сумел найти нужное количество внегалактических цефеид и измерить расстояние до ближайших галактик. Он сравнил скорости разбегания галактик, найденные Слайфером и другими исследователями, с расстояниями до цефеид в этих галактиках и доказал, что между ними существует линейная зависимость: чем дальше от нас располагается галактика, тем быстрее она от нас убегает. Сейчас эта зависимость известна как закон Хаббла.
– Как это понять? Галактика знает, как далеко она от нас находится, – и старается бежать побыстрее? – поинтересовался недоверчиво Андрей.
– Возьми воздушный шарик, надуй его немного и нарисуй на нём побольше пятнышек. Одно из них выбери в качестве нашей Галактики. А теперь начни надувать шарик с постоянной скоростью. Присмотрись к любому пятнышку – и легко увидишь, что, чем дальше оно от выбранной тобой Галактики, тем быстрее растёт расстояние между ними – то есть больше скорость расширения.
– Завтра я попробую… – недоверчиво сказал Андрей.
Никки кивнула:
– И правильно сделаешь. История склонна к упрощению – во многих популярных книгах и даже в учебниках астрономии можно прочитать о том, что разбегание галактик открыто Хабблом. Это неверное утверждение. Фундаментальный факт разбегания галактик открыт и исследован Весто Мелвином Слайфером – скромным и упорным тружеником науки. Хаббл же показал, что скорость разбегания галактик растёт с расстоянием до них.
Слайфер был директором Лоуэлловской обсерватории в течение тридцати шести лет, открыл не только разбегание галактик, но и их вращение, руководил успешным поиском Плутона и умер в возрасте девяноста четырёх лет счастливым человеком. Потому что если человек много сделал, то ему умирать не страшно.
Кстати, Андромеда, изученная Слайфером первой, расположена к нам ближе всех, притягивается нашей Галактикой и поэтому не подчиняется закону космического расширения.
– То есть Андромеда попросту падает на нас? – удивился Андрей.
– Да. Согласно расчетам астрономов, через пять миллиардов лет туманность Андромеды должна столкнуться с нашей Галактикой. Когда это случится, то в небе Земли появится перекресток двух млечных путей.
