Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

построил большой механизм. Инструмент был готов в августе 1789 г., и уже во вторую ночь наблюдений ученый обнаружил шестой спутник Сатурна (Энцелад). В это время готовилась к опубликованию работа Гершеля, посвященная туманностям, и он написал президенту Королевского общества сэру Джозефу Бэнксу, скромно попросив его внести дополнение к печатающейся работе: «P. S.: У Сатурна шесть спутников. 40-футовый рефлектор».

Огромным телескопом было сложно управлять, и в целом он оказался менее полезен для Гершеля, чем 20-футовый рефлектор. Им пользовались до 1815 г., а когда инструмент наконец обрел покой в одном из садов неподалеку от Слау, семья устроила ему заупокойную мессу внутри 12‐метровой трубы.

177

40-футовый телескоп Уильяма Гершеля, законченный в 1789 г. при финансовой поддержке короля Георга III. Вся конструкция была поставлена на колеса и могла вращаться с помощью устройства с зубчатой передачей. Обратите внимание на площадку наблюдателя у открытой части трубы. (В том, что по сей день называют рефлектором Гершеля, можно обойтись без вторичного зеркала или призмы, и наблюдатель располагается лицом к объективу – главному зеркалу.) Подъем телескопа осуществлялся с помощью канатов и блоков.

В начале 1780‐х гг. интерес, проявляемый Гершелем к светлым пятнам на небе, называемым nebulae (латинское слово, обозначающее «туман» или «облака»), был подстегнут переданным ему экземпляром каталога Мессье, включавшим сотню подобных объектов. Во многих отношениях это знаменовало собой начало абсолютно нового этапа космологического мышления. Для получения трехмерной модели Вселенной необходимо знать расстояния до звезд, но единственный достоверно известный факт, – это их чрезвычайная удаленность, что делает невозможным измерение параллакса. В таких обстоятельствах необходимо высказывать догадки, позволяющие судить об этом предмете, рассматривая вопросы, почти не имеющие отношения к астрономии как таковой, – например, принципы симметрии и аналогии. Гершель не был первым, кто ступил на эту территорию, открытую в двух направлениях. Мы видели, с какими серьезными проблемами столкнулись Ньютон и Бентли в вопросе реализуемости в бесконечной Вселенной гравитационного равновесия, рассмотренном ими в весьма общей форме. Галлей, а за ним и шведский астроном Жан Филипп де Шезо указали на парадоксальные последствия, касающиеся свечения ночного неба, не оставлявшие, грубо говоря, вообще места темноте. Эти абстрактные подходы дополнялись другими, которые начались с выяснения фактического строения системы звезд, образующих Млечный Путь.

По-гречески Млечный Путь называется galaxias, то есть по-нашему – «галактика». Удаленные звездные системы стали называться галактиками относительно недавно, а именно – когда появились доказательства того, что они имеют определенное сходство с нашим Млечным Путем. Путь к обретению этого знания был долог и многотруден. До появления телескопа большинство из тех, кто затрагивал эту тему, рассуждали о Млечном Пути как об облаке, но некоторые из них (даже такие ранние мыслители, как Демокрит) трактовали его как скопление очень близко расположенных друг к другу, а потому неразличимых слабых звезд. И даже когда с помощью галилеевского телескопа удалось в значительной степени разложить его на звезды, то в первое время общая структура этой системы не являлась предметом повышенного внимания. Однако после того как в середине XVIII в. о нем написали Райт, Кант и Ламберт, возник вопрос – а не является ли он элементом системы более высокого порядка, системы многих млечных путей.

ТУМАННОСТИ И ЗВЕЗДНЫЕ СКОПЛЕНИЯ ДО ГЕРШЕЛЯ

Первый период истории отношения к туманностям до изобретения телескопа лишен глубоких содержательных разделов. Птолемей использовал термины «облакоподобный» или «туманный» для обозначения пяти или шести объектов в своем каталоге, четыре из которых в настоящее время классифицируются как истинные звездные скопления, а остальные – как другие объекты. Поскольку большинство более поздних каталогов, обладавших хоть какой-нибудь значимостью, являлось вплоть до появления каталога Тихо Браге тем или иным подобием каталога Птолемея, список туманностей оставался практически неизменным.

Шестерка Тихо содержала только один общий объект с большинством его предшественников, но он пропустил Туманность Андромеды, включенную еще в перечень ас-Суфи, составленный в X в. Симон Майр наблюдал ее в 1612 г. и, конечно же, мог видеть ее гораздо отчетливее, поскольку использовал для этого телескоп. Он описал ее как пламя свечи, просвечивающее ночью сквозь прозрачный рожок. В 1656 г. Гюйгенс обнаружил еще одну туманность в Мече Ориона, которой суждено было стать столь же знаменитой, как и Туманность Андромеды, хотя, как мы теперь знаем, она относится к объектам совсем другого рода – непосредственно прилегающая к ней область неба настолько темна, что ученому показалось, будто он смотрит сквозь дыру в небесах в пространство, сияющее за ними.

Количество обнаруженных туманностей росло, но не очень быстро. Например, списки Гевелия и Флемстида содержали только четырнадцать и пятнадцать объектов соответственно. Некоторые астрономы, похоже, проявляли незаурядный интерес к избранным туманностям в силу индивидуальных особенностей последних. Одним из таких исследователей был Галлей. Он говорил о пятнах, различимых в его телескоп, как о чем-то, что напоминает звезды, если смотреть на них невооруженным глазом, а на самом деле является светом, идущим от «невероятно огромного пространства, занимаемого эфиром; сквозь него просачивается яркий Медиум, светящий собственным блеском» – то есть без участия какой-либо заключенной в нем звезды. Он знал туманности, которые, судя по всему, светились благодаря находившимся в них звездам. Должно быть, отмечал он, в этих просторных и очень удаленных областях царствует вечный день. Эта мысль заставила его встать на защиту Моисея от тех, кто критически отзывался о картине сотворения мира, представленной в Библии, утверждая, будто Моисей ошибся, говоря о возникновении света до того, как Бог создал Солнце.

Но не все рассуждения были столь же продуманными, и когда 75-летний священник Уильям Дерем отбирал материал из различных источников, сдабривая его некоторыми собственными догадками, он возродил старую идею о звездах, являющихся, возможно, отверстиями в небесах, открывающими проход в некое расположенное за ними яркое пространство. Что же мешало применить такую же идею к туманностям, как это сделал Гюйгенс в отношении туманности, расположенной в Мече Ориона? Его предположение о том, что это пространство находится на гораздо большем расстоянии от нас, чем неподвижные звезды, было безосновательным. На это указал Мопертюи в своем аргументированном критическом возражении, в котором также подчеркивалась наша беспомощность в вопросах выяснения причин этих сияний при отсутствии четких представлений о расстояниях до них.

По мере того как совершенствовались телескопы, астрономы начали заниматься поиском и составлением перечней туманностей как объектов, представляющих самостоятельный интерес. В 1745–1746 гг. Шезо представил список из двадцати таких объектов, из которых как минимум восемь были истинными туманностями или скоплениями звезд, не описанными ранее. Гийом Лежантиль прибавил еще несколько туманностей, включая эллиптический спутник (эллиптической же) Туманности Андромеды. Лакайль, Мессье и Боде добавили новые, и все же к 1780 г., за сто семьдесят лет телескопических наблюдений, количество «настоящих» скоплений и туманностей было увеличено с девяти до всего лишь девяноста. Гершель же к концу своей наблюдательной программы нанес на карту 2500 туманностей.

Постепенно охота за туманностями стала преследовать свои собственные цели, хотя в течение долгого времени она считалась не такой почетной, как охота за кометами. Вряд ли стоит сомневаться в том, что Шарль Мессье, чей каталог подтолкнул Гершеля начать в 1783 г. свою двадцатилетнюю программу поиска туманностей, являлся прежде всего охотником за кометами, в 1760‐х гг. он был ведущим европейским экспертом в этом виде спорта. Он служил астрономом-наблюдателем Морской обсерватории в Отель де Клуни в Париже и имел на своем счету более дюжины комет, носящих его имя. К его величайшему сожалению, как говорят, необходимость дежурить у смертного одра жены