Весной 1917 года США вступили в Первую мировую войну. В то же время одна из самых мирных наук, астрономия, стояла на пороге величайших открытий: в обсерватории Маунт-Вилсон готовили к установке 100‑дюймовый телескоп, способный «увидеть» неизвестные доселе участки космического пространства. К сотрудничеству приглашали лучших американских учёных, в частности подающего надежды астронома Эдвина Хаббла — человека, которому суждено было изменить наше представление о Вселенной. Но Хаббл отправился на войну.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №10(38). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

1931 год. Обсерваторию Маунт-Вилсон посетил Альберт Эйнштейн. Высокий человек позади него — Эдвин Хаббл.

Нам мало известно о службе Эдвина Хаббла — лишь то, что он дослужился до звания майора пехотной дивизии и к началу 1919 года целым и невредимым вернулся домой. Несмотря на то что прошло почти два года, директор обсерватории Джордж Хейл не закрывал вакансию и снова предложил учёному занять место в команде. Ведь за это время его небольшая солнечная обсерватория благодаря вложениям благотворительных фондов превратилась в мировой научный центр, название которого для любого астронома по сей день звучит как музыка — Маунт-Вилсон!

Но почему, собственно, директор держал место для Эдвина Хаббла? Выпускник Чикагского университета был известен творческой проницательностью и скрупулёзностью, а среди его научных наставников были выдающийся учёный Форест Мултон, автор одной из теорий образования Солнечной системы, и два нобелевских лауреата по физике: Альберт Майкельсон и Роберт Милликен. Первый измерил скорость света, второй — заряд электрона. В лаборатории последнего Хаббл некоторое время работал ассистентом и получил практические навыки обработки больших объёмов информации. Он должен был отлично вписаться в блестящий коллектив астрономов, вооружённых передовыми инструментами.

С какой же радостью и рвением окунулся в работу демобилизованный майор Хаббл! В отделе фотографирования туманностей, для которого и строили новейшие рефлекторы, Эдвин Хаббл познакомился с Милтоном Хьюмасоном. Именно он подтолкнул Эдвина к научному открытию, а позже стал его самым близким другом и единомышленником.

Хьюмасон был исключительной личностью — он настолько любил астрономию, что попросился работать в обсерваторию дворником и за два года прошёл непростой путь до ночного ассистента-исследователя. Хьюмасон досконально изучил непростое устройство телескопов и преуспел в обращении с фотографической техникой.

Понадобилось несколько лет напряжённой работы в обсерватории, прежде чем Хаббл определил область своих научных приоритетов — слабосветящиеся туманности. И о них он узнал почти всё. Авторитетный астроном Николас Мейол, коллега Хаббла по Маунт-Вилсону, с восхищением отмечал: «Его познания отдельных туманностей были энциклопедичны. Сто с лишним объектов Мессье (каталог астрономических объектов. — OYLA) были известны ему как азбука… Млечный Путь с его сложной структурой ярких и тёмных областей, звёздными скоплениями, планетарными туманностями, туманными звёздами он знал так же основательно, как лоцман, по бакенам прокладывающий путь через запутанную систему протоков и мелководья. Однажды, когда на Маунт-Вилсон новичок из Беркли безуспешно пытался навести 60‑дюймовик на объект, Хаббл вошёл в башню, оценил боевую обстановку, с пола взглянул вдоль трубы и скомандовал: “Плюс пять градусов к текущему углу наклона!”»

Вряд ли такая осведомлённость возможна без стройной и логичной классификации. Её созданию и посвятил Хаббл первые годы работы в Маунт-Вилсоне, разложив таинственные туманности «по полочкам»: интегральной светимости, размеру, форме, расстоянию и лучевой скорости (то есть скорости приближения/удаления относительно земного наблюдателя). И оказалось, что далёкие друг от друга туманности обладают рядом схожих параметров.

Тогда считалось, что туманности наполняют газ и пыль, подсвеченные центральной звездой. И если звезду удастся разглядеть, можно будет оценить светимость и расстояние до неё.

Сперва Хаббл обозначил эту звезду буквой N (от слова Novae), считая её новой. Но позже обнаружил изменение яркости и пришёл к выводу, что это цефеида. Поэтому он вычеркнул N и отметил её как «VAR!».

Телескоп Хукера позволил астрономам обнаружить ещё одну любопытную закономерность: чем слабее туманности, тем больше их на фотопластинках. Объяснялось это просто: туманности распределены в пространстве равномерно, на расстоянии 0,6 мега­парсека друг от друга. Однако существовали и сравнительно большие области вблизи Млечного Пути, названные Угольным Мешком, где туманностей не было вообще. Это обстоятельство сильно досаждало учёным, ведь тогда не было известно об эффекте галактического поглощения, когда газ и пыль, сконцентрированные в плоскости Млечного Пути, «съедают» большую часть света от внегалактических источников.

Впрочем, для статистической обработки хватало 120 тыс. туманностей, открытых к третьей декаде XX века. Предполагалось, что все они относятся к нашей Галактике или ближайшим её окрестностям, и парадокс Угольного Мешка, казалось бы, только подтверждал их связь с системой Млечного Пути. Смущало одно: лучевые скорости разных туманностей сильно отличались друг от друга и были положительными — объекты удалялись (и продолжают удаляться) от нас. Данные, опубликованные в 1925 году Весто Слайфером, работавшим в аризонской обсерватории Флагстафф, говорили: средняя лучевая скорость 41 исследованной туманности составляет 375 км/с, а максимальная достигает 1125 км/с.

Знаменитый снимок за номером H335H туманности M31 (галактики Андромеда), сделанный Эдвином Хабблом в ночь с 5 на 6 октября 1923 года на телескопе Хукера. На пластине видна первая обнаруженная в M31 цефеида. Именно этот кадр привёл к открытию, что помимо Млечного Пути существует множество других галактик.

И только один объект — М31, знаменитая туманность Андромеды, приближалась к нам со скоростью 300 км/с, внося в умы астрономов ещё большее смятение. Разумного объяснения огромному разбросу скоростей в пределах столь гигантской звёздной системы, как Млечный Путь, найти не могли.

Возможное объяснение выглядело безумным и шло вразрез с общепринятыми воззрениями: эти «неправильные» туманности находятся вне Млечного Пути. Иначе говоря, существуют другие галактики! Доказать теорию можно было только одним способом — определить расстояния до них. Причём сделать это так, чтобы всю цепочку рассуждений-наблюдений-вычислений могли воспроизвести в любой обсерватории, располагающей необходимым оборудованием и квалифицированным научным персоналом. Самым подходящим был метод цефеид.

Цефеидами называются пульсирующие звёзды, меняющие свою светимость. Как правило, это жёлтые гиганты и сверхгиганты спектральных классов F и G светимостью на 3–5 порядков выше солнечной. Причём меняют они свою яркость с периодом до 200 суток. Наиболее известный представитель цефеид — ­Полярная звезда. Благодаря своей «переменчивости» цефеиды легко идентифицируются и используются в качестве космических «маяков». Вот их-то и нужно было найти на снимках гипотетически новых галактик.

Их обнаружил дворник-астроном Милтон Хьюмасон в первых сериях наблюдений на телескопе Хукера. На фотопластинках с изображением туманности Андромеды он отметил несколько звёздных объектов, менявших светимость с периодом две недели, но ему не хватило научного авторитета, чтобы доказать свою правоту. Учёные коллеги, обременённые степенями, сочли замечания Хьюмасона абсурдными, отметив, что в газовой туманности звёзд быть не может.

Однако Хаббл счёл догадку Хьюмасона весьма перспективной. Они прочно оккупировали телескоп и за считаные месяцы получили 36 надёжно идентифицированных цефеид, весьма похожих по амплитуде и периодам колебаний на уже известные «маяки» нашей Галактики.

Это открытие доказало: слабые «туманности» на самом деле представляют собой другие галактики — колоссаль­ные звёздные острова, удалённые от нас на мил­лионы и миллионы световых лет. Масштабы нашего космического дома поистине безграничны, а загадок хватит не на одно поколение. Быть может, одну из них разгадаете именно вы!