В 1929 году астроном Эдвин Хаббл сделал сенсационное открытие в обсерватории на горе в Южной Калифорнии. Он заметил, что чем дальше галактика от нас, тем быстрее она удаляется в космос. Его выводы основывались на измерениях и расчётах.
Работа Хаббла, опиравшаяся на исследования других учёных, включая Генриетту Суон Ливитт, продемонстрировала связь между скоростью космических объектов и их расстоянием от Земли. Её открытия в Гарвардской обсерватории помогли в этом. Эти данные стали важным доказательством расширения Вселенной.
Великий спор: сколько галактик?
В 1919 году Эдвин Хаббл начал свою научную карьеру в обсерватории Маунт-Вилсон на юге Калифорнии. Это было время бурного развития астрономии.
«В Калифорнии ввели в эксплуатацию новые телескопы, и ученые начали активно исследовать объекты за пределами нашей Галактики», — отмечает профессор Буйе.
Однако многие астрономы сомневались в существовании других галактик. Их не убеждали наблюдения за «островной вселенной» — Млечным Путем, диаметр которого тогда оценивали в 300 тысяч световых лет. Эти споры достигли апогея в 1920 году, когда разгорелись так называемые Великие дебаты между астрономами Харлоу Шепли и Хебером Кёртисом. Шепли утверждал, что наша галактика достаточно велика и охватывает все наблюдаемые явления. Кёртис настаивал на том, что за пределами Млечного Пути существуют другие галактики.
Чтобы разрешить этот спор, Хаббл направил 100-дюймовый телескоп обсерватории Маунт-Вилсон на туманность Андромеды. В то время так называли любые неопознанные светящиеся облака на небе. Он надеялся обнаружить внеземной объект, который стал бы центром его исследований.
Основополагающая работа Генриетты Ливитт
Генриетта Суон Ливитт, сотрудница Гарвардской обсерватории, десятилетиями изучала звезды с переменной яркостью. Она открыла цефеиды — звезды, чья светимость зависит от периода их пульсации. Это открытие стало известно как закон Ливитт.
Вскоре ученые поняли: зная расстояние до ближайших цефеид и их видимую яркость, можно вычислить расстояние до любой такой звезды.
«Пульсация цефеид связана с их удаленностью от нас», — объясняет Буйе. «Эту зависимость можно использовать для определения расстояния до далеких звезд».
Осенью 1923 года Хаббл нашел первую цефеиду в туманности Андромеды и определил ее расстояние в миллион световых лет. Это был гораздо больший показатель, чем ожидали астрономы.
Хотя Хаббл не сразу обнародовал свои открытия, его коллеги быстро всё поняли. Спор о существовании других галактик завершился: они действительно есть. Узнав о работе Хаббла, Шепли сказал: «Вот письмо, которое разрушило мою Вселенную».
«Красное смещение»
Через несколько лет Хаббл переключился на другой важный вопрос. Примерно в 1912 году американский астроном Весто Слайфер начал изучать «лучевую скорость» — перемещение объектов в космосе относительно наблюдателя. Он анализировал длины волн туманностей в видимом спектре света и сравнивал их с ожидаемыми значениями для составляющих элементов.
Профессор Буйе объясняет это так: «Представьте, что вы слышите сирену скорой помощи или пожарной машины. Когда она приближается, звук становится выше, а потом, когда машина проезжает мимо, он затихает». То же самое происходит со светом: если фотон движется к нам, его длина волны укорачивается, и он кажется синим. Если же фотон удаляется, длина волны увеличивается, и свет становится красным.
Чем дальше, тем быстрее
Слайфер заметил, что длины волн света смещены в красную сторону спектра. Это означало, что туманности удаляются от нас со скоростями от нескольких сотен до более тысячи километров в секунду. Так было получено одно из первых доказательств расширения Вселенной. Астрономы и математики потратили более десяти лет, чтобы эмпирически подтвердить эту теорию.
Как описано в книге Эдвина Хаббла «Открыватель Вселенной Большого взрыва», в 1928 году он поручил своему помощнику из обсерватории Маунт-Вилсон Милтону Хьюмасону регистрировать «красное смещение» более далёких туманностей. Сам Хаббл занялся расчётами расстояний до этих скоплений.
В следующем году он опубликовал статью «Соотношение между расстоянием и лучевой скоростью среди внегалактических туманностей». Хотя Хаббл предупредил о необходимости дальнейших исследований, статья вызвала фурор, заявив о «линейной корреляции между расстояниями и скоростями».
Данные Хаббла показали, что скорость удаления объекта от Земли пропорциональна расстоянию до него. Коэффициент пропорциональности теперь называется постоянной Хаббла. Она составляет 500 километров в секунду на мегапарсек (3,09 x 10²² метра). Это означает, что галактика, находящаяся в одном мегапарсеке от Земли, будет удаляться со скоростью 500 км/с, а другая галактика, расположенная в 10 раз дальше, — со скоростью в 10 раз больше.
Два года спустя Хаббл и Хьюмасон представили новую статью: «Зависимость скорости от расстояния среди внегалактических туманностей». Изучив ещё более удалённые скопления, где скорости достигали 20 000 км/с, учёные подтвердили уже ставший революционным вывод: чем дальше объект, тем быстрее он удаляется.
Наследие Хаббла
Хаббл представил данные, показывающие, что далёкие галактики удаляются всё быстрее. Однако он не смог определить причину этого явления. Только последующие поколения астрономов подтвердили, что это расширение Вселенной.
Хаббл ошибся в некоторых расчётах. Например, современные измерения показывают, что галактика Андромеда находится на расстоянии около 2,5 миллиона световых лет, а не миллиона, как он считал. Значение постоянной Хаббла составляет примерно 70 км/с на мегапарсек, а не 500, как он предположил в 1929 году.
Хаббла иногда называют первым, кто открыл зависимость скорости от расстояния. Однако бельгийский священник и математик Жорж Леметр пришёл к аналогичному выводу в 1927 году, хотя его работа тогда не была широко известна.
Тем не менее вклад Хаббла в науку огромен. Он создал новую область астрономии — внегалактическую, которая сейчас активно развивается. Учёные продолжают исследовать далёкие объекты, чтобы лучше понять расширение Вселенной.
Работа Хаббла стала основой для дальнейших исследований. Его открытия позволили ответить на многие сложные вопросы о космосе, включая возраст Вселенной. В честь выдающегося астронома был назван космический телескоп «Хаббл», запущенный в 1990 году. С тех пор он предоставляет уникальные изображения Вселенной.
Федор Шорыгин, переводчик
P.S. Благодарим за ваше внимание. Пожалуйста, уделите несколько секунд, чтобы поставить лайк и подписаться на наш канал.
Канал «Секретные Материалы 20 века» включён в перечень в соответствии с частью 1.2 статьи 10.6 Федерального закона от 27.07.2006 No 149-ФЗ