Идея о том, что каждая звезда — это солнце, многие из которых имеют свои собственные солнечные системы, — мощное напоминание об огромных масштабах космоса. Однако расстояния до звезд в нашей галактике крошечные по сравнению с расстояниями до других галактик.
С древних времен наблюдатели отмечали существование туманных звезд; рассеянные нечеткие или мутные звезды. Некоторые из них оказались тем, что мы теперь знаем как туманности, места, где формируются звезды. Многие оказались совсем другими. Только в 1920-х годах было подтверждено, что многие из этих туманных звезд на самом деле были совершенно другими галактиками, целыми наборами из миллиардов звезд, таких как Млечный Путь, далеко за пределами нашей собственной.
Теперь мы знаем, что Млечный Путь — всего лишь одна из миллиардов галактик во Вселенной. Оглядываясь назад на то, как астрономия развивала эту концепцию с течением времени, можно увидеть, как философы и ученые боролись с пониманием природы галактик и, следовательно, огромности нашей Вселенной.
Млечный Путь превращается в большее количество
звезд
Невооруженным глазом неясно, что именно представляет собой Млечный Путь. В Древней Греции философ-атомщик Демокрит предположил, что яркая полоса света может состоять из далеких звезд. Взгляды атомистов затмили взгляды Аристотеля на вселенную.
В аристотелевской космологии Млечный Путь понимался как точка соприкосновения небесных сфер с земными сферами. Одним из важных наблюдений, отмеченных Галилеем в его Sidereus Nuncius 1610 года, было то, что под взглядом телескопа части Млечного Пути превратились в скопление многих звезд. В очередной раз была обнаружена слабость аристотелевской космологии - Млечный Путь не был результатом взаимодействия между земной и небесной сферами. Наблюдения Галилея показали, что Млечный Путь представляет собой массивное скопление отдельных звезд, планет и других туманных элементов.
Островные вселенные и внешние творения
В 1750 году английский астроном Томас Райт опубликовал «Оригинальную теорию или новую гипотезу Вселенной». В этой книге Райт предположил, что Млечный Путь представляет собой плоский слой звезд, частью которого является наша Солнечная система.
Помимо этого, он предположил, что многие из очень слабых туманностей «по всей вероятности могут быть внешними созданиями, граничащими с известными, слишком удаленными, чтобы их могли достать даже наши телескопы». Идея о том, что тусклые туманности могут быть их собственными «внешними творениями», предполагала, что Вселенная намного больше, чем предполагалось ранее. В 1755 году философ Иммануил Кант развил идеи Райта и назвал эти тусклые туманности «островными вселенными». Как представления о внешних творениях, так и об островных вселенных изо всех сил пытались уловить последствия этого нового более крупного масштаба вселенной. Помимо того факта, что наше Солнце было звездой, могли ли туманности быть их собственными вселенными или совершенно отдельными творениями?
Обследование Млечного Пути
В 1780-х годах Уильям Гершель исследовал звезды в разных направлениях. Он обнаружил, что звезды на одной стороне неба были намного плотнее, чем на другой стороне.
Его сын Джон Гершель провел аналогичное исследование неба в южном полушарии и обнаружил ту же закономерность. То, что они видели, было ядром галактики Млечный Путь, где плотность звезд гораздо выше.
Гершель поместил наше Солнце почти в центр Млечного Пути; только в 1920-х годах Харлоу Шепли продемонстрировал, что наше Солнце находится далеко от центра Млечного Пути.
Андромеда и другие туманности
Туманные звезды наблюдались в течение тысяч лет. В 964 году исламский астроном Ас-Суфи наблюдал и записал то, что он назвал «маленьким облачком» на иллюстрации созвездия Андромеды. Теперь мы понимаем это описание как галактику Андромеды. Только с появлением и усовершенствованием телескопа стало возможным документировать различные виды туманных звезд.
Как уже упоминалось, Томас Райт и Иммануил Кант опубликовали свои предположения о том, что тусклые туманные звезды, подобные этой, на самом деле являются независимыми образованиями, такими как Млечный Путь. В конце 18 века Шарль Мессье составил каталог из 109 самых ярких туманностей, за которым последовал гораздо более крупный каталог Уильяма Гершеля, насчитывающий более 5000. Даже при документировании всех этих туманностей оставалось неясным, что именно они представляют собой.
Поиск и интерпретация красного смещения
Изучение светового спектра таких туманностей, как Андромеда, в конечном итоге даст информацию о том, что именно представляют собой эти объекты. Целый ряд астрономов работал над этим вопросом в начале 20 века. В 1912 году астроном Весто Слайфер изучил световые спектры некоторых из самых ярких туманностей. Ему было интересно определить, сделаны ли они из тех химических веществ, которые можно было бы ожидать найти в планетарной системе.
Слайфер обнаружил кое-что очень интересное: можно рассчитать относительную скорость и расстояние, на которое движется звезда или туманность, изучив спектр испускаемого ею света и увидев, насколько индикаторы элементов сместились в синий или красный цветовой спектр. Объекты, смещенные в синий цвет, приближаются к нам, а объекты, смещенные в красный цвет, удаляются от нас. В анализе Слайфера спектры туманности были настолько сдвинуты в красную область, что эти туманности должны были удаляться от Земли со скоростью, превышающей космическую скорость Млечного Пути. Наряду с этим свидетельством в 1917 году Гербер Кертис наблюдал новую, яркую взорвавшуюся звезду, внутри туманности Андромеды. Просматривая фотографии Туманности, он смог задокументировать еще 11 новых, которые были в среднем в 10 раз слабее, чем звезды Млечного Пути. Свидетельств, позволяющих предположить, что эти туманности находились далеко за пределами Млечного Пути, становилось все больше.
В 1920 году Харлоу Шепли и Хибер Кертис обсуждали природу Млечного Пути, туманностей и масштабов Вселенной. Используя 100-дюймовый телескоп на горе Вильсон, Эдвин Хаббл смог разглядеть края некоторых спиральных туманностей, чтобы определить, что они на самом деле были скоплениями звезд, некоторые из которых соответствовали стандартным шаблонам, позволяющим астрономам рассчитать, что звезды были слишком далеки, чтобы их можно было увидеть. стать частью Млечного Пути. Таким образом, представление о Млечном Пути как об одной из многих галактик стало доминирующей научной точкой зрения.
Там, где Земля когда-то считалась центром относительно небольшой вселенной, мы пришли к пониманию ее как единого мира, вращающегося вокруг одной из 300 миллиардов звезд в нашей галактике, которая сама является лишь одной из более чем ста миллиардов галактик в наблюдаемой области. вселенная. Даже сегодня по-прежнему трудно понять, насколько крошечной и малой является наша планета на просторах наблюдаемой Вселенной.
