|
Прошло 100 лет с тех пор, как мы узнали, что мы не одни
|
|
|
|
В воскресенье, 23 ноября 1924 года, 100 лет назад, в этом месяце, читатели, просматривавшие шестую страницу "Нью-Йорк таймс", обнаружили бы интригующую статью среди нескольких крупных объявлений о шубах. Заголовок гласил: "Установлено, что спиральные туманности являются звездными системами": "Доктор Хаббелл подтверждает мнение о том, что Это "Островные вселенные", похожие на нашу собственную".
|
|
|
|
Американский астроном, о котором шла речь в статье, доктор Эдвин Пауэлл Хаббл, вероятно, был озадачен неправильным написанием своего имени. Но в этой статье подробно описывалось новаторское открытие: "Хаббл" обнаружил, что две спиралевидные туманности, объекты, состоящие из газа и звезд, которые, как считалось ранее, находятся в пределах нашей галактики Млечный Путь, расположены за ее пределами.
|
|
|
|
На самом деле этими объектами были галактики Андромеды и Мессье-33, ближайшие крупные галактики к нашему Млечному Пути. На сегодняшний день, по оценкам, основанным на наблюдениях десятков миллионов галактик, во Вселенной насчитывается до нескольких триллионов галактик.
|
|
|
|
За четыре года до заявления Хаббла в Вашингтоне, округ Колумбия, состоялось мероприятие под названием "великие дебаты" между американскими астрономами Харлоу Шепли и Хибером Кертисом. Недавно Шепли показал, что Млечный Путь больше, чем измерялось ранее. Шепли утверждал, что внутри нее могут находиться спиральные туманности. Кертис, с другой стороны, выступал за существование галактик за пределами Млечного Пути.
|
|
|
|
|
|
|
Оглядываясь назад и игнорируя некоторые детали, можно сказать, что Кертис выиграл спор. Однако метод, который Шепли использовал для измерения расстояний по Млечному пути, сыграл решающую роль в открытии Хаббла и был унаследован от работы американского астронома-новатора Генриетты Свон Ливитт.
|
|
Измерение расстояний до звезд
|
|
|
|
В 1893 году молодой Ливитт был нанят в качестве "компьютера" для анализа изображений, полученных с помощью телескопа в обсерватории Гарвардского колледжа в Массачусетсе. Ливитт изучал фотопластинки, полученные в результате телескопических наблюдений другой галактики, называемой Малым Магеллановым облаком, проведенных другими исследователями обсерватории.
|
|
|
|
Ливитт искала звезды, яркость которых менялась с течением времени. Из более чем тысячи переменных (изменяющихся) звезд она определила, что 25 относятся к типу, известному как цефеиды, и опубликовала результаты в 1912 году.
|
|
|
|
Яркость звезд-цефеид меняется со временем, поэтому кажется, что они пульсируют. Ливитт обнаружил устойчивую взаимосвязь: цефеиды, которые пульсируют медленнее, по своей природе ярче, чем те, которые пульсируют быстрее. Это было названо "соотношением периода и светимости".
|
|
|
|
Другие астрономы осознали важность работы Ливитта: полученная зависимость может быть использована для определения расстояний до звезд. Будучи студентом Принстонского университета, Шепли использовал зависимость периода от светимости для оценки расстояний до других цефеид по всему Млечному Пути. Именно так Шепли пришел к своей оценке размеров нашей галактики.
|
|
|
|
Но для того, чтобы астрономы могли быть уверены в расстояниях внутри нашей галактики, им нужен был более прямой способ измерения расстояний до цефеид. Метод звездного параллакса - это еще один способ измерения космических расстояний, но он работает только для ближайших звезд. Когда Земля обращается вокруг Солнца, кажется, что ближайшая звезда движется относительно более удаленных звезд на заднем плане. Это видимое движение известно как звездный параллакс. По углу этого параллакса астрономы могут определить расстояние звезды от Земли.
|
|
|
|
Датский исследователь Эйнар Герцшпрунг использовал звездный параллакс для определения расстояний до нескольких близлежащих звезд-цефеид, что помогло откалибровать работу Ливитта.
|
|
|
|
В статье New York Times подчеркивалось, что в обсерватории Маунт-Уилсон близ Лос-Анджелеса, где работал Хаббл, установлены "великолепные" телескопы. Размер телескопа обычно определяется диаметром главного зеркала. Телескоп Хукера в Маунт-Уилсоне, оснащенный зеркалом диаметром 100 дюймов (2,5 метра) для сбора света, был самым крупным телескопом в то время.
|
|
|
|
Большие телескопы не только более чувствительны к разрешению галактик, но и создают более четкие изображения. Таким образом, Эдвин Хаббл имел все шансы совершить свое открытие. Когда Хаббл сравнил свои фотопластинки, сделанные с помощью 100-дюймового телескопа, с фотографиями, сделанными предыдущими ночами другими астрономами, он был взволнован, увидев, что яркость одной яркой звезды со временем меняется, как и ожидалось для цефеиды.
|
|
|
|
Используя расчеты Ливитта, Хаббл обнаружил, что расстояние до его Цефеиды превышает размер Млечного Пути, рассчитанный Шепли. В последующие месяцы Хаббл исследовал другие спиральные туманности в поисках других цефеид, с помощью которых можно было бы измерить расстояния. Слухи о наблюдениях Хаббла распространились среди астрономов. В Гарварде Шепли получил письмо от Хаббла, в котором подробно описывалось открытие. Он передал его коллеге-астроному Сесилии Пэйн-Гапошкин, отметив: "Вот письмо, которое разрушило мою вселенную".
|
|
Расширение Вселенной
|
|
|
|
Помимо оценки расстояния до галактики, телескопы также могут измерять скорость, с которой галактика движется к Земле или от нее. Для этого астрономы измеряют спектр галактики: различные длины волн света, исходящего от нее. Они также вычисляют эффект, известный как доплеровский сдвиг, и применяют его к этому спектру.
|
|
|
|
Доплеровский сдвиг возникает как для световых, так и для звуковых волн; он отвечает за то, что высота звука сирены увеличивается при приближении автомобиля скорой помощи, а затем уменьшается при его проезде мимо вас. Когда галактика удаляется от Земли, элементы спектра, известные как линии поглощения, имеют более длинные измеренные длины волн, чем если бы они не двигались. Это происходит из-за доплеровского сдвига, и мы говорим, что у этих галактик "красное смещение".
|
|
|
|
Начиная с 1904 года, американский астроном Весто Слайфер использовал метод Доплера с помощью 24-дюймового телескопа в обсерватории Лоуэлла во Флагстаффе, штат Аризона. Он обнаружил, что все туманности, включая туманность Андромеды, имеют красное смещение. Слайфер обнаружил, что они удаляются от Земли со скоростью до тысячи километров в секунду.
|
|
|
|
Хаббл объединил измерения Слайфера с его оценками расстояния для каждой галактики и обнаружил взаимосвязь: чем дальше галактика от нас, тем быстрее она удаляется от нас. Это можно объяснить расширением Вселенной из общего источника, которое стало бы насмешливо называться Большим взрывом.
|
|
|
|
Это заявление, сделанное 100 лет назад, закрепило за Хабблом место в истории астрономии. Позже его именем будет назван один из самых мощных научных инструментов, когда-либо созданных: космический телескоп Хаббла. Кажется невероятным, как всего за пять лет наше понимание Вселенной оказалось в центре внимания.
|
|
|
|
Источник
|
