Александр Шаров - Человек, открывший взрыв Вселенной. Жизнь и труд Эдвина Хаббла

• Название: Человек, открывший взрыв Вселенной. Жизнь и труд Эдвина Хаббла
• Автор: Александр Шаров
• Издательство: Наука
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1989
• ISBN: 5-02-014076-7

Описание жизни и деятельности великого ученого нашего столетия  Эдвина-Пауэла Хаббла (1889—1953), автора замечательных открытий, определивших лицо современной астрономии. Его исследования утвердили концепцию островной Вселенной, состоящей из звездных систем-галактик, подобных Галактике, в которой мы живем. Главным достижением Хаббла явилось открытие закона красного смещения линий в спектрах далеких галактик, свидетельствующего о расширении Вселенной. Рассказывается также об исследованиях, продолживших дело Хаббла: о теории горячей Вселенной, о физике процессов в расширяющейся Вселенной, открытии реликтового излучения, о замыслах новых наблюдений для уточнения картины строения и эволюции Вселенной.

При написании биографии ученого использовался ряд материалов, никогда ранее не публиковавшихся.

---

От зависимости, найденной Хабблом, естественно уклонялись те диффузные туманности, которые наблюдаются в условиях, когда свет звезд сильно ослаблен пылевым веществом. Но еще более интересным оказалось то, что планетарные туманности светили в сотню раз ярче, чем указывала простая теория. Это означало, что от звезды туманность получала невидимую ультрафиолетовую радиацию, которая затем переизлучалась в доступном исследователю световом диапазоне. Такой правильный вывод сделал Хаббл из своих наблюдений. Однако он также допускал, что свечение планетарной туманности возбуждают и потоки корпускул, летящих от звезды.

Проблема, над которой трудился Хаббл в первые годы на Маунт Вилсон, была решена. Перед ним открывалось новое, неоглядное поле исследований — внегалактические туманности.

Изучая галактические туманности, Хаббл, несомненно, думал и о туманностях вне полосы Млечного Пути, возвращаясь к вопросам, занимавшим его еще до войны. Уже не первый год на обсерватории фотографировались эти объекты, особенно в весенние ночи, когда Млечный Путь лежит вдоль горизонта. На снимках, полученных на крупнейших инструментах, перед наблюдателями предстал мир объектов разнообразнейших и одновременно во многом общих форм. Первой стала задача разобраться в структурах объектов, выявить их основные типы.

Классификацией галактических и внегалактических туманностей Хаббл начал заниматься одновременно. По множеству снимков он выделил четыре типа внегалактических туманностей: спиральные, удлиненные (куда включил веретенообразные и овальные), шарообразные и иррегулярные, которые не удавалось отнести к остальным типам.

Эта классификация была некоторым компромиссом между теми, что уже предлагались в науке. Кертису, например, казалось, что вообще туманностей всего лишь три типа — планетарные, диффузные и спиральные. Однако снимки с большими рефлекторами убеждали, что Далеко не все туманности, видимые в удалении от Млечного Пути, обязательно имеют спиральную структуру. Среди них немало и таких, у которых нет и признаков спиральных рукавов, и они выглядят на негативах эллиптическими с падающей к краю яркостью. Пример тому — ближайший сосед спиральной туманности Андромеды, почти круглая туманность М32. Иные же туманности, несомненно, имели неправильную форму.

Другой крайностью были излишне подробные или описательные классификации без сколько-нибудь четких критериев. Так, Макс Вольф уже давно предлагал схему из 23 типов, приписать которые конкретной туманности порой далеко не просто. Очень нечеткой была и классификация Рейнольдса.

В комиссии по туманностям Международного астрономического союза американские ученые представили классификацию Хаббла. Из нее убрали только лишнее слово «удлиненные» и два подтипа — «веретенообразные» и «овальные» — обрели самостоятельное значение. Но президент комиссии француз Бигурден просто игнорировал труд тогда еще мало известного американца и в своем отчете предложил уже опубликованную собственную классификацию. Поддержки это не встретило и вскоре шведский астроном Кнут Лундмарк писал Кэмцбеллу, директору Ликской обсерватории: «Я восхищен работой Бигурдена, но должен повторить, что испытываю разочарование при чтении его отчета».

В 1922 г. президентом комиссии стал видный американский астроном Весто Слайфер. К нему стали стекаться все идеи об исследованиях туманностей.

Хаббл в это время находился под влиянием эволюционных представлений Джинса. Не он одна думал тогда, что в многообразии форм внегалактических туманностей кроется эволюционный смысл. В документе американской секции комиссии по туманностям говорилось: «По-видимому, мы преуспели в эволюционной классификации звезд и с некоторой надеждой можем ожидать то время, когда нечто подобное станет возможным пытаться сделать и с туманностями». В одном из писем Слайферу Хаббл замечал: «Для понимания физического смысла наблюдатель может рассматривать теорию Джинса как путеводную нить, которая позволит сделать классификацию негалактических туманностей наглядной». И все же он проявлял большую осторожность. «В предлагаемой ныне схеме сознательно сделана попытка игнорировать теорию и разобраться с данными только с наблюдательной точки зрения» — такими словами предваряет Хаббл новую и уже фактически окончательную схему классификации, которую направил Слайферу 24 июля 1923 г.— «Я посылаю Вам,— писал он,— некоторые заметки о системе классификации туманностей, основанной на фотографических изображениях. Вместо того чтобы превратить их в статью для публикации, мне казалось бы лучше предложить ее комиссии по туманностям, как основу для обсуждения, результатом которого могла бы стать классификация, одобренная комиссией и утвержденная Международным астрономическим союзом».

Классификация Хаббла стройна и проста. Он разбил все внегалактические туманности на три типа: эллиптические — Е, спиральные — S и иррегулярные I. Первые имеют эллиптическую форму с разным сжатием, от почти круглых до очень сплюснутых. Вторые, с характерными спиральными рукавами, разбиваются на нормальные спирали S, в которых рукава исходят из центральной области, и пересеченные спирали SB с прямой, проходящей через центр перемычкой, от которой и начинаются рукава. В соответствии с тем, как закручены рукава, сколь быстро они удаляются от центра, туманности обозначаются буквами a, b и c и условно называются ранними, промежуточными и поздними. И, наконец, последний тип — это галактики неправильной формы.

Описание классификации было разослано членам комиссии по туманностям. В феврале 1924 г. Хаббл вновь обратился к Слайферу: «Мистер Хейл считает, что систему классификации мне следовало бы опубликовать. Я же предпочитаю, чтобы дело шло через комиссию, если это возможно в пределах достаточно коротких сроков».

Летом 1925 г. в Кембридже, Англия, собрался второй съезд Астрономического союза. Комиссия по туманностям довольно холодно отнеслась к новым предложениям Хаббла. Ее членам казалось, что в классификации все-таки заложены понятия, вызывающие мысли о еще мало изученных физических свойствах туманностей. Хотелось чисто описательной системы, и классификацию Хаббла, как официальную,, комиссия не утвердила.

Весной 1926 г. вдова известного английского астронома Исаака Робертса миссис Дороти Клампке-Робертс (она была членом комиссии) во французском научно-популярном журнале публикует отчет о работе комиссии. Классификацию Хаббла она называет прекрасной и впервые излагает ее в печати. Теперь уж не только члены комиссии, но и все астрономы могли познакомиться с нею.

Вероятно, убедившись, что через комиссию его классификация не пройдет, в сентябре 1926 г. Хаббл посылает в «Астрофизикл джорнэл» большую статью о внегалактических туманностях. В декабре она уже вышла в свет. А краткий очерк классификации появился в августовском номере «Публикаций Тихоокеанского астрономического общества». Теперь Хаббл не только дает описания, но приводит и фотографии характерных представителей всех типов внегалактических туманностей. Около 97% всех рассмотренных туманностей обладали центральной симметрией, и только 3% Хаббл отнес к иррегулярным. «Хотя было твердое стремление найти описательную классификацию, совершенно независимую от теоретических соображений, результаты оказались почти идентичными с последовательностью развития газовых масс, установленной Джинсом из чисто теоретических исследований. Согласие весьма многозначительно, и теорию Джинса следовало бы использовать как для интерпретации наблюдений, так и для целенаправленных исследований. Однако следует иметь в виду, что основа классификации описательная и совершенно не зависит от какой-либо теории»,— так в целом подытожил Хаббл результаты своей работы.

Классифицировав туманности с известными видимыми интегральными звездными величинами, Хаббл приступил к их статистическому исследованию. Он обнаружил, что эти звездные величины и диаметры туманностей связаны между собой, а параметр этой связи закономерно меняется от круглых ко все более сплюснутым эллиптическим туманностям и далее от ранних к поздним спиралям. Тогда этот результат казался Хабблу по-видимому особенно интересным. Но с современной точки зрения гораздо важнее было другое, Хаббл уже знал расстояния семи туманностей, и смог оценить их полные истинные светимости или, говоря на языке астрономов, абсолютные звездные величины. Определены были и абсолютные величины самых ярких звезд в их составе. Оказалось, что абсолютные величины туманностей довольно близки. А если это так, то открывался путь по видимым звездным величинам хотя бы приближенно судить о расстояниях тех туманностей, в которых даже с самыми мощными телескопами различить отдельные звезды уже нельзя. И поныне видимая величина остается единственной мерой расстояния галактик, когда все прочие методы уже бессильны.