Космос. Иллюстрированная история астрономии и космологии - Джон Норт

собой уникальный центр Вселенной. Существовало пять аргументов, обосновывающих эту точку зрения в широком плане. Считалось, что размеры туманностей незначительны по сравнению с Млечным Путем. Во-вторых, спектры белых туманностей, напоминающие спектры звезд (также демонстрирующие линии Фраунгофера), могли быть объяснены звездным светом, отраженным от диффузных туманностей, как это обнаружил В. М. Слайфер в 1912 г. В-третьих, тем, кто был готов проглотить пилюлю Шепли, Млечный Путь представлялся достаточно большим, чтобы содержать в себе по меньшей мере некоторые из белых туманностей, если судить по оценке расстояний до них, произведенной в то время. В-четвертых, отсутствие белых туманностей в плоскости Млечного Пути создавало впечатление, что они распределены симметрично вокруг него. И наконец, новые доказательства, полученные в отношении их скорости, вполне сочетались с этой предполагаемой симметрией.

Первый аргумент казался в то время особенно сильным, прежде всего в том варианте, который возник после появления доказательств существования движений внутри туманностей. До получения в 1912 г. места в обсерватории Маунт-Вилсон Адриан Ван Маанен проводил исследование в Гронингене вместе с Каптейном. С момента его завершения в 1914 г. он использовал 60-дюймовый рефлектор обсерватории и в 1916 г. сумел опубликовать результаты измерений вращения спиральных туманностей, выведенные из фотографий, полученных за определенный интервал времени. Согласно контрольным измерениям, произведенным искушенным коллегой Сетом Николсоном, движения, направленные во внешнюю сторону спиральных рукавов девяти туманностей, оказались удивительно большими. В некоторых случаях мгновенные скорости вещества вдоль рукавов могли быть измерены с помощью спектроскопа – по доплеровскому смещению. Расстояние до туманности М33, полученное с учетом обоих этих показателей, оказалось равным всего лишь 2 килопарсекам, что вполне позволяло этому объекту умещаться в пределах вселенной Каптейна.

К сожалению, полученные Ван Мааненом выводы вскоре были опровергнуты. В 1927 г. Кнут Лундмарк заново перемерил его фотопластинки и обнаружил, что на деле эти движения соответствуют лишь одной десятой доле заявленного ранее. Позднее он удвоил это значение, но продолжал придерживаться своего мнения, которое разделял его друг Шепли, выступая в пользу близкого соседства туманностей. Позже, как показал Эдвин Хаббл, его выводы были подвержены какой-то систематической ошибке, и действительно, будучи прекрасным астрономом-практиком и заявляя о том, что погрешность произведенного им измерения движений не превышает погрешности инструмента, Ван Маанен был слишком оптимистичен. Кроме того, он имел обыкновение игнорировать результаты, полученные другими астрономами – например, К. О. Лампландом из обсерватории Лоуэлла, В. Й. А. Схоутеном из Гронингена и Г. Д. Кёртисом. Кнут Лундмарк приложил немало усилий для опровержения умозаключения Ван Маанена и утверждения идеи о туманностях – «островных вселенных». (Последним словосочетанием мы обязаны Александру фон Гумбольдту – на немецком это слово произносится как Weltinseln, – широко использующему его в книге «Космос», опубликованной в 1850 г.) Однако результаты, полученные Ван Мааненом, было не просто опровергнуть без того, чтобы поставить под сомнение его честность, и многие продолжали признавать их примерно до 1933 г.

Как иногда случается в жизни, весь этот эпизод хорошо иллюстрирует то, каким образом критерии, не являющиеся в чистом виде научными, могут играть важную, хотя по большей части скрытую роль в эволюции науки. Здесь в дело вмешались прозрачные личные мотивы, работающие как за, так и против идеи островной вселенной. Не в меру задиристый новичок Ван Маанен, как все знали, категорически не нравился Хабблу. Кроме того, хотя они с Шепли оба были родом из Миссури, Хаббл во время своего обучения в Оксфорде в качестве стипендиата Родса приобрел манеры, которые производили впечатление на дам, живущих неподалеку от Маунт-Вилсон, но не на Шепли. В своей автобиографии Шепли рассказывает о том, что он слышал, как Хаббл, рецензируя статью, написанную Шепли для широкой аудитории, небрежно настрочил на первой странице рукописи: «не представляет особого интереса». Спустя какое-то время редакторы рассказали Шепли, что когда они, не разобравшись, отправили статью в набор, то в качестве первого заголовка значилось: «Шепли – не представляет особого интереса».

В числе упомянутых лиц, имеющих возражения в отношении выводов Ван Маанена, был Гебер Д. Кёртис из Ликской обсерватории, который в 1914 г. начал изучать спиральные туманности, уже догадываясь о том, что они являются «невероятно отдаленными галактиками звезд или самостоятельными звездными вселенными». Но как измерить расстояния до них? Один из ответов был найден почти случайно, как следствие открытия, совершенного дважды. В 1917 г. Кёртис открыл новую звезду в одной из наблюдаемых им спиральных туманностей, но не сообщил об этом факте. Затем, в том же году, Джордж У. Ричи, работая в обсерватории Маунт-Вилсон, занимался фотографированием спиральных туманностей в надежде обнаружить вращения и собственные движения и тоже нашел доказательства существования новой звезды в одной из них – NGC 6946. Это заставило его взяться за просмотр старых фотопластинок, в результате чего он сразу нашел несколько других туманностей с новыми звездами, ранее остававшихся незамеченными. Аналогичным образом поступили другие астрономы, и число новых быстро перевалило за дюжину. Кёртис пребывал в восторге от выводов, которые позволял сделать видимый блеск новых, поскольку он был чрезвычайно мал по сравнению с Новыми Млечного Пути. За исключением двух случаев, согласно его заявлению, средняя разница составляла десять звездных величин, что увеличивало расстояние до этих туманностей в сотни раз и, таким образом, выводило их за пределы Галактики, вне зависимости от того, какая модель выбиралась в качестве приемлемой – Каптейна или чья-то еще. Впоследствии две упомянутые звезды были признаны сверхновыми.

Таким образом, к этому времени сложилось два заметно различающихся мнения о спиральных туманностях. Шепли и Ван Маанен располагали их так близко к Солнцу, что их можно было трактовать как структуры, входящие в состав Галактики. Кёртис размещал их настолько далеко, что их физические размеры, выведенные из видимых размеров, должны были быть сопоставимы с размерами Галактики. Если включить в состав Галактики шаровые скопления, как это сделал Шепли, то картина становится менее ясной, но даже в этом случае, принимая на веру доказательства, полученные Кёртисом, существовали определенные сложности с встраиванием их в общую систему.

В 1920 г. создалось впечатление, что развязка приближается. Кёртис и Шепли договорились об обсуждении вопроса о масштабах Вселенной на конференции Национальной академии наук в городе Вашингтоне. Аудитория между тем приняла выжидательную позицию в отношении двух мужчин с непримиримыми мнениями по обсуждаемому ими вопросу. Шепли прочел семь страниц своего девятнадцатистраничного рукописного доклада, прежде чем дошел до определения светового года, и, по всей вероятности, это было связано с присутствием на лекции людей, могущих принять решение о назначении его директором обсерватории Гарвардского колледжа – должность, на которую он в то время претендовал. Он сосредоточился на размерах Галактики и почти ничего не сказал о спиральных туманностях, в то время как Кёртис сделал своей темой почти исключительно спиральные туманности. Их разногласия произвели куда большее впечатление на астрономический мир, когда вскоре после дебатов они опубликовали свои выступления. В свете последних достижений мы можем сказать, что несмотря на многие изъяны имеющихся в то время данных, каждый из них был, в широком смысле, на правильном пути – Шепли относительно Галактики, а Кёртис в том, что касалось спиральных туманностей. Но Шепли оказался в весьма невыгодном положении, поскольку он был согласен с работой Ван Маанена, посвященной спиральным туманностям.

СПИРАЛЬНАЯ ФОРМА ГАЛАКТИКИ: ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ

В 1871 г. шведский астроном Гуго Гюлден, работая в Стокгольме, занимался проверкой значительного массива больших собственных движений, то есть речь шла о звездах, которые, скорее всего, находятся на относительно близком расстоянии от нас. Они, как он заметил, распределены