Вселенная. Путешествие во времени и пространстве

Этот телескоп упоминается в данной книге потому, что именно через него лорд Росс и Робинсон разглядывали странную туманность, имевшую форму спирали. Эта туманность значилась под номером 51 в каталоге Мессье. Французский астроном Шарль Мессье (1730–1817) охотился за кометами, но нередко он принимал за кометы туманности. Чтобы не ошибаться, он составил свой знаменитый каталог туманных объектов, и до сих пор некоторые туманности из этого каталога упоминаются астрономами под номерами из этого труда.

Лорд Росс тщательно зарисовал туманность М51. То, что наша Галактика имеет форму спирали, уже постепенно становилось понятным. Вопрос был чрезвычайно актуален: что такое М51? Это такая же галактика, как и наш Млечный Путь, или же это нечто спиральное внутри нашей Галактики?

Дать ответ на этот вопрос было крайне сложно: было ясно, что спирали, подобные М51 (а их открывали все больше), находятся очень далеко. Но насколько далеко? Внутри Галактики или за ее пределами?

Спиральная галактика М51.

Метод, который использовался для определения расстояний до ближайших звезд, для далеких объектов уже не работал. Смещение Земли в течение года для удаленных объектов не меняло направление на этот объект: если смотреть с удаленного объекта, вся орбита Земли превращается в точку. Других методов определения расстояний тогда не существовало.

Но оказалось, что сама природа подбрасывает подсказки ее сообразительным исследователям.

…Есть тип переменных (меняющих свою светимость) звезд, который получил название цефеиды. Нетрудно догадаться, что в названии фигурирует созвездие Цефей — именно здесь находится одна из наиболее характерных цефеид. Цефеиды периодически меняют светимость, их блеск плавно увеличивается, затем уменьшается, и все повторяется снова. Цефеиды продемонстрировали интересную закономерность: оказалось, что светимость цефеиды в максимуме (в момент, когда она излучает больше всего) зависит от периода — промежутка времени между двумя соседними минимумами. Если определить максимальные светимости нескольких цефеид и определить их периоды, на графике зависимости светимости от периода получится прямая линия. Это значит, что, зная период, можно довольно точно определить светимость в максимуме. Эту закономерность в 1908 году обнаружила американский астроном мисс Генриетта Ливитт (1868–1921).

Невозможность применения годичного параллакса Земли при определении расстояний для далеких объектов.

Смещение Земли из положения 1 в положение 2 составляет 152 млн км.

Выдающийся американский астроном Эдвин ­Хаббл (1889–1953) применил эту закономерность для определения расстояния до одной из туманностей, которая называется туманность Андромеды (нетрудно догадаться, в каком созвездии она находится). С помощью нового, крупнейшего в мире телескопа обсерватории Маунт Вилсон (диаметр зеркала телескопа составлял 2,5 метра), Хаббл рассматривал и фотографировал туманность Андромеды, которая оказалась скоплением звезд. В этом скоплении удалось выделить несколько цефеид (цефеиды — очень яркие звезды) и определить их периоды. Дальше по графику мисс Ливитт было несложно получить значения истинных светимостей цефеид. А затем оставалось сравнить истинный блеск це­феиды с наблюдаемым блеском.

Телескоп Хукера — главный телескоп обсерватории Маунт Вилсон, на котором работал Хаббл, — построен в 1917 году. Он опередил телескоп Парсонса и долго являлся крупнейшим телескопом мира. Работает он и сейчас.

Если вы точно знаете, что номинал наблюдаемой лампочки 100 ватт, можно определить расстояние до нее, измерив, сколько света от нее к вам приходит. Тут достаточно знать, что освещенность, создаваемая источником света, уменьшается обратно пропорцио­нально квадрату расстояния до него.

«Номинал» цефеиды в туманности Андромеды был известен по графику мисс Ливитт — период колебаний яркости Хаббл определил из наблюдений, и оставалось только «войти в график». Несложные расчеты позволили рассчитать, на каком расстоянии должна находиться цефеида в туманности Андромеды, чтобы ее яркость оказалась такой, какую мы наблюдаем.

График зависимости яркости цефеид от периода.

Ответ был ошеломляющим. Расстояние до цефеиды в туманности Андромеды (а значит, и до самой туманности) существенно превышало размеры Галактики! Значит, скопление звезд под названием туманность Андромеды находится далеко за пределами Галактики. Значит, это другая галактика — возможно, похожая на нашу… Расстояние до галактики М31 (так в каталоге Мессье обозначена туманность Андромеды) равно примерно 2,5 миллиона световых лет (напомним, что диа­метр Галактики составляет примерно 100 тысяч световых лет — в 25 раз меньше).

Расстояние до ближайшей к нам галактики М31 в сравнении с размерами нашей Галактики.

Так были открыты другие галактики.