Барри Паркер - Мечта Эйнштейна. В поисках единой теории строения

По возвращении в 1913 году в США Хаббл занялся юридической практикой в Луисвилле, штат Кентукки, но через несколько месяцев она ему наскучила, и он разочаровался в праве. В Чикагском университете он когда-то прослушал начальный курс астрономии, а в юности запомнил много созвездий и прочитал несколько популярных книг по астрономии. Хаббл настолько охладел к праву, что в конце концов решил – лучше быть третьеразрядным астрономом, чем юристом; он понял, что по-настоящему его интересует только астрономия. Хаббл забросил право и вернулся в Чикагский университет. В Чикаго он записался на астрономический факультет и вскоре приступил к работе на гигантском телескопе в обсерватории Йеркес. Первыми объектами его исследования были туманности; им он в итоге посвятил всю свою жизнь.

Диссертацию Хаббл защитил в 1917 году, просидев всю ночь накануне защиты, так как не успевал закончить письменную часть и подготовиться к устному экзамену. К тому времени он уже получил приглашение из обсерватории Маунт-Вилсон и мог сразу же приступать к работе, но шла война, и он принял другое решение – записался добровольцем и вскоре уже был в Европе. Хаббл быстро вырос от капитана до майора, но в конце войны получил ранение и примерно через год после заключения перемирия вернулся в США.

Приехав в Штаты, Хаббл приступил в обсерватории Маунт-Вилсон к самому полному изучению туманностей. Несомненно, он помнил об открытии Слифера, но, кроме того, был и ряд нерешённых проблем. Прежде всего, астрономы тогда не знали, что представляют собой туманности. Наблюдения в обсерватории Йеркес убедили Хаббла в том, что это гигантские острова звёзд, но нужны были доказательства. Он начал делать снимки ближайших туманностей, в том числе Туманности Андромеды, с большой экспозицией и в конце концов добился успеха. В рукавах некоторых туманностей удалось разглядеть отдельные звёзды: тем самым было доказано, что туманности – не облака газа, а скопления звёзд. Одно оставалось неясным: насколько далеко они находятся? Если это удалённые системы, то они должны находиться вне Млечного Пути. Хаббл изучил звёзды, сфотографированные в рукавах, и обнаружил среди них цефеиды, звёзды переменной яркости. Это было важное открытие, так как за несколько лет до этого Генриетта Ливитт и Харлоу Шепли установили, что между периодичностью изменения яркости цефеид и расстоянием до них имеется связь, т.е., зная период, можно определить расстояние. Хаббл проделал соответствующие расчёты и обнаружил, что туманности действительно находятся вне Млечного Пути – они являются самостоятельными галактиками, существующими отдельно от нашей. Хотя некоторые астрономы сразу же отказались признать справедливость результатов Хаббла, через короткое время вопрос о туманностях был решён раз и навсегда.

Эдвин Хаббл у 100-дюймового телескопа в обсерватории Маунт-Вилсон

Поняв природу туманностей, Хаббл обратился к результатам Слифера. В чём значение красного смещения, открытого Слифером? Относится ли этот результат ко всем галактикам, и если да, то что он означает? Вместе со своим ассистентом Милтоном Хьюмесоном Хаббл начал проверять результаты Слифера, а затем и дополнять их. Это требовало времени, но Хаббл был настойчив и годами тщательно фотографировал спектры всё менее ярких галактик. Вскоре он понял, что не хватает важного ключа к разгадке: не известны расстояния до большинства фотографируемых галактик. В близких галактиках для определения расстояния он мог использовать цефеиды, но 100-дюймовый телескоп не позволял рассмотреть даже не очень удалённые галактики. Занявшись вплотную этой проблемой, Хаббл постепенно передал исследование спектров Милтону Хьюмесону.

Общительный, сердечный по натуре ассистент совсем не походил на Хаббла. Хаббла многие считали неприветливым и сдержанным, а Хьюмесона все любили. В один прекрасный день он появился в обсерватории Маунт-Вилсон в поисках работы, но получил лишь место погонщика мулов, потому что не имел образования. В те дни в обсерваторию вела одна-единственная крутая извилистая дорога, и одолеть её было под силу только мулам, которые и доставляли наверх все грузы. Хьюмесон проработал погонщиком несколько месяцев, а затем его повысили в должности до уборщика. Он не собирался всю жизнь прозябать в невежестве и каждый раз, помогая астрономам, проводившим наблюдения, засыпал их вопросами. Вскоре стало ясно, что он справится и с чем-либо гораздо более сложным, чем уборка помещений, и его взяли в помощники наблюдателя. Подготовки у Хьюмесона не было никакой, он до всего доходил сам, что не помешало ему за короткое время превратиться в опытного наблюдателя.

Пока Хаббл размышлял над проблемами расстояний и полученными результатами, его помощник пытался фотографировать всё более отдалённые галактики. Настойчивость и изобретательность помогли ему придумать «космическую лестницу». Зная расстояние до ближайших галактик (в одной из которых были цефеиды), он решил использовать их в качестве «мостика» к более далёким галактикам. Цефеиды он назвал первичными индикаторами, а в качестве вторичных выбрал самые яркие звёзды в галактиках, предположив, что они обладают одинаковой светимостью. Это позволило ему определить расстояние до них и сделать следующий шаг к ещё более отдалённым галактикам. И наконец, он использовал «третичные индикаторы», самые яркие галактики в группах галактик, предположив, что они все обладают примерно одинаковой светимостью. Проградуировав таким образом свою космическую лестницу, он получил возможность добраться до самых отдалённых галактик. Трудность заключалась в том, что каждая ступенька лестницы была связана с предыдущей. Если он ошибался в нижней ступеньке, то ошибка распространялась на следующую и путала все расчёты. Несмотря на это, такая методика представлялась вполне разумной (позднее в неё были внесены некоторые поправки), и в 1929 году, после нескольких лет напряжённой работы Хаббл объявил результат: Вселенная расширяется. Сами галактики не изменяются, но расстояние между ними линейно растёт со временем. Это означало, что галактики удаляются от нас, и чем дальше находится галактика, тем быстрее она удаляется. Первое сообщение, сделанное Хабблом, было основано на неоднозначных результатах, и многие считали, что на него повлияли европейские теоретические разработки, из которых следовало, что Вселенная расширяется. Но к 1931 году сомнения рассеялись: наблюдения Хаббла показали чёткую зависимость между расстоянием до галактик и их скоростью.