Сказка об астрономе Слайфере

В 1909 году Лоуэлл написал Слайферу письмо, в котором предлагал получить спектры светлых спиральных туманностей, видимых среди звёзд нашей Галактики. Спирали в них заметил ещё в середине XIX века ирландский астроном-любитель лорд Росс (1800-1867), но природа «облачков» оставалась до конца неясной. Некоторые учёные полагали, что облачка — это далёкие внегалактические объекты, другие считали их внутригалактическими туманностями, закрученными спиралями вокруг отдельных звёзд.

Лоуэлл поставил перед Слайфером очень сложную задачу. Свет таких туманностей слишком слаб, чтобы его можно было поймать и разложить обычным спектрографом, запечатлев на фотопластинке. Для получения изображения туманности на фотопластинке с низкой светочувствительностью требовалась тридцатичасовая выдержка. А спектрограф с его многочисленными призмами отбирал столько света, что получить спектры таких слабых объектов становилось просто нереально.

Директор Ликской обсерватории доктор Уильям Кэмпбелл (1862- 1938) — специалист в области измерения радиальных скоростей космических объектов — даже на своём крупном телескопе ещё не мог измерить спектры спиральных туманностей и всюду говорил, что хорошо бы научиться определять скорости движения туманностей. Ликская обсерватория была давним соперником Лоуэлловской об серватории, и Весто Слайферу захотелось утереть нос Кэмпбеллу.

Невозможное часто становится возможным, но только если хорошенько подумать. Начать охоту Слайфер решил с туманности Андромеды — самой яркой из туманностей. Но и её свет очень слаб, и накопить его не просто. Для того чтобы «поймать» Андромеду, Слайфер модернизировал спектрограф: выбросил все призмы, кроме одной. Это увеличило количество света, падающего на пластинку, но спектральные полоски стали такими узкими, что изучать их удавалось только с помощью микроскопа. Зато в итоге получился спектрограф, который работал в 200 раз быстрее прежнего инструмента.

Туманность Андромеды (М31 по каталогу Мессье) — спиральная галактика, ближайшая к Млечному Пути. Расположена в созвездии Андромеды на расстоянии от Земли 2,5 миллиона световых лет. Фото НАСА.

Первый спектр туманности Андромеды Слайфер снял 17 сентября 1912 года. Экспозиция заняла почти семь часов. Появившаяся вскоре комета отняла у наблюдателя весь октябрь, но в середине ноября Слайфер вернулся к Андромеде и получил ещё один её спектр, накапливая свет в течение двух ночей: в первую — восемь часов, во вторую — шесть, потом вмешивалась Луна, засвечивающая небо.

В начале декабря Слайфер снял ещё одну фотопластинку со спектром Андромеды с экспозицией 13,5 часа. В середине декабря в обсерваторию привезли микроскоп, и Слайфер приступил к изучению полученных спектров. Оказалось, что они значительно смещены в фиолетовую зону. Значит, Андромеда быстро движется в сторону Земли?! Слайфер был удивлён и взволнован: не вкралась ли в измерения какая-нибудь ошибка?

Учёный решил провести ещё один сеанс наблюдений и приступил к нему 29 декабря. Из-за плохой погоды в первую ночь удалось поработать лишь часа четыре. Слайфер плотно закрыл пластинку в спектрографе и продолжил наблюдения в следующую ночь. Семь часов он собирал свет Андромеды, но остался недоволен общим временем экспозиции и вернулся к телескопу в новогоднюю ночь. К полуночи погода испортилась. Слайфер с досадой закрыл телескоп и «спустился на землю», к людям — пить шампанское и делать всё, что полагается на Новый год.

В январе 1913 года Слайфер начал детально исследовать все четыре полученных спектра туманности Андромеды. Результат потряс астронома. Учёный ожидал получить обычные скорости звёзд относительно Земли — 10-15 километров в секунду. Такие же скорости должны иметь спиральные туманности. Если же туманность Андромеды — большое внегалактическое скопление звёзд, то такому космическому объекту полагалось, по общему мнению, ещё медленнее «плавать» в пространстве — как крупным китам. А по спектрам Слайфера выходило, что туманность Андромеды летит к Солнцу с сумасшедшей скоростью — 300 километров в секунду, или больше миллиона километров в час!

Что за космическое чудо поймал Слайфер своей стеклянной пластинкой? Если такая скорость реальна, то туманность Андромеды не может принадлежать нашей Галактике, потому что гравитационное поле Млечного Пути не способно удержать в своих пределах такие быстрые объекты. Но если туманность Андромеды — внегалактический объект, его огромная скорость переворачивает все традиционные представления о космосе!

Понимая, что ошибка тут недопустима, Слайфер отправил копию полученных спектров в Ликскую обсерваторию, астроному Эдварду Фэту (в английском написании — Fath, годы жизни 1881-1959), который тоже занимался изучением космических спектров.