Человек, открывший взрыв Вселенной. Жизнь и труд Эдвина Хаббла

Новиков Игорь Дмитриевич

 Открытия, большие и малые, всегда имеют свою предысторию. И это не случайно. «...Наука последовательна, систематична по существу, обладает „внутренней логикой", каждый последующий шаг в науке опирается на предыдущий» (С. И. Вавилов). Так было и с законом красною смещения — главным открытием Хаббла, доказывающим расширение Вселенной.

В 1893—1894 гг. в тогда еще маленьком городке Флагстаффе в Аризонской пустыне богатый американец Персиваль Ловелл построил частную обсерваторию. История знает несколько примеров, когда детские и юношеские интеллектуальные увлечения ярко разгорались в душе вполне сложившегося человека, заставляя его отбросить все прожитое и

целиком отдаться науке. Вспомним хотя бы Генриха Шлимана, упорно искавшего легендарную Трою,— сначала торговца, банкира и даже купца первой гильдии в Петербурге, а уже потом археолога. Нечто подобное произошло и в жизни Ловелла, в детстве любителя астрономии. В судьбах этих двух людей есть даже немало общего: оба преуспевающие бизнесмены, оба побывали во многих странах, нажили изрядный капитал и затем отдали его на любимое дело. Оба решили изменить привычную жизнь, и сделали это в возрасте, когда менять ее, говоря по-житейски, уже было поздно.

Под влиянием удивительных открытий Скиапарелли Ловелл стал убежденным сторонником идеи существования разумной жизни на Марсе. Для ее подтверждения и была создана новая обсерватория. В 1897 г. в деревянной цилиндрической башне установили достаточно крупный по тем временам 24-дюймовый рефрактор. Поблескивающий латунными деталями, сейчас инструмент выглядит старомодным и даже неуклюжим, а тогда он казался верхом совершенства.

В 1901 г. на обсерваторию пришел работать Весто Мелвин Слайфер, только что получивший степень бакалавра в университете штата Индиана. Ловелл и Слайфер во многом были непохожими. Один — яркий, темпераментный, мастер блестящего слова. Другой — сосредоточенный, тщательный в работе, замкнутый, не особый любитель публичных выступлений.

Не будучи астрономом по образованию, Ловелл, тем не менее, хорошо представлял себе значение недавно зародившейся астроспектроскопии и для своей обсерватории заказал превосходный спектрограф.

Особенно большие надежды связывались тогда с возможностью определять лучевые скорости. Энтузиаст этого дела и также любитель астрономии англичанин сэр Уильям Хеггинс в преддверии XX века писал: «В недалеком будущем этот метод работы без сомнения займет важное место в астрономии и, по-видимому, именно благодаря ему в грядущем столетии будут сделаны многие важные открытия».

 Весной 1902 г. со спектрографом начал работать Слайфер. Ловелла интересовал не только Марс, но также и проблема происхождения Солнечной системы, и несколько лет спустя он предложил Слайферу сделать попытку установить вращение туманности Андромеды, в которой в ту пору видели как бы прообраз планетной семьи в процессе формирования согласно схеме Мультона — Чемберлина.

К этому некоторые основания были. В 1888 г. в библиотеке Королевского астрономического общества в Лондоне была выставлена для обозрения фотография туманности Андромеды, снятая Исааком Робертсом. На фотографии обнаружились такие детали, о которых не подозревал ни один человек, наблюдавший до тех пор туманность визуально в телескоп. В некотором роде она напоминала Сатурн — в ее центре находилось яркое сгущение без четких очертаний, вокруг которого при достаточном воображении виделись более или менее симметричные диффузные кольца. Роберте первым высказал предположение о том, что туманность Андромеды — пример зарождающейся солнечной системы.

Слайфер решил задачу, поставленную Ловеллом: вращение туманности Андромеды было установлено. Но на этом пути он сделал более важное открытие и в его замечательном научном наследии первая небольшая заметка о спектре туманности занимает особое место. Семнадцатого сентября 1912 г. с экспозицией почти в семь часов Слайфер получил спектр туманности Андромеды и впервые измерил ее лучевую скорость.

Результат

оказался столь неожиданным, что Слайфер до конца года снял еще несколько спектрограмм и только после подтверждения решился его опубликовать. Лучевая скорость составляла — 300 км/с. Туманность Андромеды приближалась к нам со скоростью, еще невиданной ни у одного небесного объекта. Неизвестно, какие предчувствия охватывали Слайфера, когда он заканчивал свою заметку, но ее последние слова оказались пророческими. Он писал: «Расширение работы на другие объекты может дать результаты фундаментальной важности».

Когда Слайфер рассказал Ловеллу о своем успехе, тот воскликнул: «Похоже, что Вы сделали великое открытие. Проверьте для подтверждения еще несколько туманностей». Профессор Джон Миллер своему бывшему университетскому воспитаннику написал: «Думается мне, что Вы нашли золотую жилу и, старательно работая, сможете сделать вклад такого же значения, как вклад Кеплера, но только совсем в ином роде». Вскоре Слайфер получил спектр туманности NGC 4594 в Деве. Ее скорость оказалась равной 1000 км/с.

На Ловелловской обсерватории началась упорная работа. "Уже на фотографирование спектра туманности Андромеды целиком уходила длинная осенняя ночь. Остальные туманности были намного слабее, и для них требовались экспозиции в десятки часов. Наблюдения одного объекта растягивались на многие ночи, а порой и на весь безлунный период. К концу 1914 г. у Слайфера уже были спектры около 40 туманностей и звездных скоплений и для 15 туманностей он попытался измерить лучевые скорости. О своих результатах он рассказал на съезде Американского астрономического общества, где впервые присутствовал Хаббл, а в январском номере журнала «Популяр астрономи» за 1915 г. опубликовал краткую статью.

Все туманности имели огромные скорости — от двух-трех сотен до 1100 км/с. Но что самое интересное, почти все скорости были положительными. Сначала исследователь думал, что знаки скоростей объектов к северу и югу от Млечного Пути различны. Это могло означать, что туманности как единый рой летят сквозь Млечный Путь. Но дальнейшие наблюдения показали, что отрицательную скорость имела лишь туманность Андромеды и ее ближайшие соседи на небе. Средняя скорость туманностей составила 400 км/с, что раз в 25 превышало скорость звезд.

Когда появляется каталог скоростей каких-то объектов, возникают две естественные задачи: определить прежде всего движение Солнца относительно их. совокупности и попытаться связать скорости с какими-то характеристиками объектов. Осторожный в работе Слайфер понимал, что лучевых скоростей еще маловато, и первую задачу решать не стал. Да и в дальнейшем, когда материал уже значительно возрос, он продолжал считать результаты изучения движения Солнца лишь предварительными.

Сопоставляя же видимое сжатие туманностей с лучевой скоростью Слайфер заметил, что сплюснутые туманности движутся быстрее. Создавалось впечатление, что они несутся в пространстве вперед не плашмя, а ребром Тут обычная осмотрительность Слайферу изменила. На самом деле эффект оказался всего лишь игрой случая при малом числе объектов.

Не прошло и года, как в тот же журнал поступила небольшая заметка, написанная сотрудником университета штата Айова Труменом. Автор не был сколько-нибудь заметной фигурой в астрономии — научных статей у него мало и особого интереса они не представляют. Но этой работой он оставил свое имя в истории науки как первый в ряду предшественников Хаббла в деле изучения движения туманностей.

Если Солнце летит среди некоторой группы объектов и компоненты его скорости по трем осям координат, направленным в точку весеннего равноденствия, в точку на 90° от нее в плоскости небесного экватора и в полюс, X, Y и Z, то наблюдаемая лучевая скорость равна