Pro темную материю

Наша планета не такая уж большая. Вот один пример. Двоюродный дедушка Бориса Сунцеффа учился в школе вместе с Отто Струве (1897–1963) в царской России. Струве из семьи потомственных звездочетов, его дед, отец и дядя были астрономами. Семья бежала из России во время революции и оказалась в Турции, а потом в США, где Отто Струве стал директором обсерватории в Висконсине. Семья Сунцеффа тоже бежала из России, хотя в другом направлении, в Китай, а в конце концов они оказались в Сан-Франциско. Там бабушка Сунцеффа встретилась с Отто Струве.

Ник Сунцефф продолжил семейную традицию и учился у Алана Сандаджа, который в свою очередь был учеником, помощником и преемником Хаббла в Маунт-Вильсон, где в 1923 году Хаббл понял, что Млечный Путь – одна из множества галактик Вселенной, а в 1920 – что Вселенная расширяется. Сандадж стал работать в обсерватории Института Карнеги в 1948 году, а Сунцефф в 1982. Вначале оба занимались постоянной Хаббла (которую Сандадж обычно называл параметром Хаббла).

Постоянная Хаббла – коэффициент, связывающий расстояние до внегалактического объекта (например, другой галактики) со скоростью его удаления, выражается в км/с на мегапарсек (Мпк). В настоящее время две галактики, разделенные расстоянием в 1 Мпк, в среднем разлетаются со скоростью около 70 км/с. В моделях расширяющейся Вселенной постоянная Хаббла изменяется со временем, но термин «постоянная» оправдан тем, что в каждый данный момент времени во всех точках Вселенной постоянная Хаббла одинакова.

Ник Сунцефф, американский астроном и космолог (род. в 1952)

Напомню, как было сделано это открытие. В 1929 году Эдвин Хаббл выдвинул предположение о том, что звезды, находящиеся за пределами нашей галактики, удаляются от нас с огромной скоростью. Он основывал свое предположение на многочисленных измерениях величин красного смещения в спектрах далеких от нашей галактики цефеид, а также на представлениях Христиана Доплера о непосредственной связи изменения длин световых волн со скоростью и вектором движения источника излучения. Хаббл обнаружил, что смещение спектральных линий одних тех же элементов в спектрах внегалактических объектов в красную сторону (красное смещение) пропорционально расстоянию до этих объектов, и пришел к выводу: чем дальше находится источник излучения, тем больше скорость его удаления, равно как и скорость удаления Земли от наблюдаемого объекта. Постоянная Хаббла считается оценкой скорости расширения пространства и определяет величину приращения этой скорости на один мегапарсек расстояния до наблюдаемых источников электромагнитного излучения. В 1980-е годы, когда Сунцефф оказался в обсерватории института Карнеги, считалось, что постоянная Хаббла находится в диапазоне от 50 до 55 (км/с)/Мпк (сейчас 71 ± 4 (км/с)/Мпк).

Как раз когда Сунцефф прибыл в институт Карнеги, Сандадж заинтересовался сверхновыми (вместе с Густавом Тамманном). Несколько раз они вместе работали в Чили, на двух разных телескопах, и Сандадж просил Сунцеффа проверить, удалось ли ему обнаружить сверхновую. Таким образом Сунцефф тоже заинтересовался сверхновыми, и всякий раз, когда погода не позволяла вести наблюдения, отправлялся в библиотеку изучать материалы о сверхновых. И вскоре ему пришлось сменить своего учителя, потому что тот ослеп на правый глаз, который служил его рабочим инструментом на протяжении четырех десятилетий.

К тому времени изменилась практическая астрономия – в том виде, в котором она существовала на протяжении двухсот лет после изобретения телескопа. Все эти две сотни лет астрономы полагались только на свет, который бил им в глаза в какой-то момент, а затем этот свет исчез. Раньше астрономы могли нарисовать то, что увидели, они могли описать это словами. Они могли сделать замеры для определения местоположения объекта или описания его движения. Но теперь то, что они видели – сам свет, визуальную репрезентацию объекта в какой-то момент времени – исчезло.

Изобретение фотографии в середине 1800-х годов радикально изменило связь наблюдателей и их наблюдений. Фотографии имели очевидное преимущество для астрономии в сравнении с тем, что видит человеческий глаз. На фотографии сохранялось то, что видел астроном. Сохранялся сам свет, а следовательно, и образ объекта в определенный момент. Астрономы смогли ссылаться не только на свои рисунки, словесные описания и математические расчеты, а на фактически увиденное и зафиксированное. И это мог сделать любой другой астроном, а не только проводивший наблюдения.

Более того, фотография позволяла ученым не только собирать свет, она позволяла это делать на протяжении какого-то времени. Свет не просто «приземлялся» на фотографическую пластинку, он приземлялся и оставался на ней, а потом к нему добавлялся другой свет. Источники света были такими слабыми, что человек не мог их видеть не то что невооруженным глазом, а и с помощью телескопа, но это могла фотопластинка, которая работала как губка. Она могла всю ночь впитывать свет.