Размеры галактики Млечный путь

// // Научно-популярные материалы //

Еще в 1920-х годах многие астрономы считали, что наша Галактика и есть вся Вселенная, включающая в себя все звезды и отдаленные спиральные туманности. И лишь некоторые эксперты осмелились выдвинуть гипотезу о том, что космос выходит далеко за пределы нашей Галактики, а спиральные туманности — не что Иное, как «островные Вселенные».

Проблема заключалась в том, что никто не знал истинного размера Галактики, не представлял, где именно мы находимся в ней. Это вылилось в Большой спор — знаменитую дискуссию между двумя астрономами. Этот спор был разрешен благодаря женщине-астроному и «мигающей» звезде. Генриетта Суон Ливитт (1868-1921) из Гарвардской обсерватории (Массачусетс) занималась фотометрическим анализом, измеряя яркость звезд. В 1908 году она обратила внимание на цефеиды — яркие переменные звезды. Она изучала фотографии 16 цефеид в Малом Магеллановом Облаке (ММО), расположенном в южном созвездии Тукана. ММО находится от нас на расстоянии 190 000 световых лет.

В то время никто не знал точное расстояние до ММО, но было очевидно, что оно находится очень далеко от нас. Ливитт сделала предположение: цефеиды расположены примерно на одном расстоянии и изменение яркости этих звезд свидетельствует об изменении их светимости. Таким образом, в 1912 году она пришла к выводу: самая яркая цефеида пульсирует медленнее всех.

Видимый блеск звезды изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния. Следовательно, звезда, блеск которой в два раза слабее блеска ближайшей звезды с такой же светимостью, находится от нас в четыре раза дальше ближней звезды, а при разнице в блеске в три раза она располагается в девять раз дальше ближней. Но как можно определить, чем именно обусловлен видимый блеск звезды — ее светимостью или удаленностью? Выход из этой ситуации был найден благодаря цефеидам — по периоду пульсации этих звезд можно определить их светимость и, таким образом, расстояние от нас.

Этим вопросом заинтересовался астроном Харлоу Шепли из Маунт-Вилсоновской обсерватории в Южной Калифорнии. Ученый изучал шаровые скопления, включающие до миллиона звезд.

Шепли обратил внимание, что скопления группировались вокруг отдаленного участка Млечного Пути, ближе к созвездию Стрельца. Он предположил, что где-то там должен находиться центр нашей Галактики. Значит, Солнечная система располагается на ее окраине.

Зная, на каком расстоянии звездные скопления находятся от нас, можно было бы определить общую форму и размеры Галактики. Шепли измерил периодичность изменения видимого блеска 230 близлежащих цефеид и на основе полученных данных построил график. Затем он начал искать цефеиды в звездных скоплениях, измеряя периодичность их пульсации и определяя расстояния, используя этот график. Исходя из этого, он вычислил диаметр Млечного Пути — 300 000 световых лет. Это в 10 раз шире и 1000 раз объемнее, чем считалось. Ученый писал: все, что находится в небе, включая спиральные туманности, находится в нашей Галактике. Но ученые возражали Шепли.

Большой спор состоялся в одном из Смитсоновских музеев 26 апреля 1920 года. Вызов Шепли бросил Гебер Д. Кёртис, директор Ликской обсерватории из Северной Калифорнии. Этот ученый занимался исследованием туманностей и имел иную точку зрения. Обе стороны представили свои соображения.

По мнению Кёртиса, Млечный Путь был меньше, чем предполагал Шепли, и в его центре находилось Солнце. Он настаивал, что туманность Андромеды (М31) была такой же галактикой, как и наша. Кёртис утверждал, что в объекте М31 наблюдается намного больше новых, чем в нашей Галактике. Такое возможно, только если М31 сама является «островной Вселенной».

Шепли возражал: если спиральные туманности — галактики, они должны были бы равномерно распределяться по небу. Шепли поддерживал голландско-американский астроном Адриан ван Маанен (1884-1946) из Маунт-Вилсоновской обсерватории. Он утверждал, что видит звезды, двигающиеся по круговой траектории, и предположил, что спиральные туманности вращаются. Если бы они располагались за пределами нашей Галактики, они были бы огромными и вращались бы быстрее скорости света. Это было невозможно, значит, туманности были не такими большими и находились в нашей Галактике.

Оба астронома оказались по-своему правы и неправы. Млечный Путь действительно меньше, чем предполагал Шепли, но больше, чем утверждал Кёртис. Шепли был прав, когда говорил, что Солнце не находится в центре Галактики, а Кёртис — в том, что наша Галактика — не единственная. Шепли не знал о том, что свет поглощается межзвездной пылью и газом, затеняющими спиральные туманности, которые действительно равномерно распределены. Ван Маанен тоже ошибся — спиральные галактики на самом деле вращаются, но слишком медленно для того, чтобы человек мог это проследить.

Спор разрешил астроном Эдвин Хаббл (1889-1953) с помощью гигантского 250-см телескопа Маунт-Вилсоновской обсерватории. В 1924 году он обнаружил цефеиды в М31 и рассчитал расстояние до них — более 300 ООО парсеков, т. е. 1 млн световых лет, что в три раза дальше, чем считал Шепли, определяя размер нашей Галактики. Спиральные туманности действительно оказались галактиками. Хаббл написал об этом Шепли, который заметил: «Это письмо разрушило мою вселенную».