Космос становится больше. Хаббл. Расширение Вселенной - Eduardo Lopez

Название диссертации звучало следующим образом: Photographic Investigations of Faint Nebulae («Фотографические исследования слабых туманностей»). Это была хорошая тема для исследовательской работы, которую нужно было представить в письменном и устном виде. Письменная часть работы была очень короткой — всего 15 страниц. Фрост настаивал на более длинном описании и исправлении некоторых ошибок. Но переезд Хаббла в Маунт-Вилсон и Первая мировая война заставили ученого на несколько лет сделать перерыв в работе. Представление ее научному сообществу откладывать уже было нельзя, так что письменная часть так и осталась неисправленной. Однако устное выступление стало настоящим триумфом Хаббла. Членами комиссии были Фрост, Барнард и его первый и единственный профессор астрономии Мультон. Работа получила высшую оценку с отличием (magna cum laude). Это был настоящий успех. Так в самом начале карьеры Хаббл завоевал уважение других астрономов, и это открыло ему двери для дальнейшей работы.

В 1916 году Уолтер Адамс был директором-ассистентом в Маунт-Вилсоне, недалеко от Пасадины, Калифорния. После легендарного 60-дюймового (1,52 м) телескопа, который некоторое время был самым большим в мире, появился 100-дюймовый (2,54 м). Чем больше был диаметр первичного зеркала, тем большее количество света оно захватывало, и это означало, что с его помощью можно увидеть новые звезды и туманности. Особенно сильно ученых интересовала возможность разложения света по длине волны и получения спектров в большем разрешении. Эти исследования имели ключевое значение для зарождавшейся физики туманностей. За несколько лет до своего появления 100-дюймовый телескоп казался невероятным устройством: его реализация была технически сложной, а размеры его купола должны быть поистине колоссальными.

После установки нового телескопа такого размера и с такими возможностями необходимо было увеличить штат, добавив в него еще одного астронома. Адамс предлагал одного аспиранта, некоего Хаббла. Директор Джордж Эллер Хейл попросил своих коллег из Чикаго дать свои отзывы об этом ученом. Они оказались прекрасными. Сложность состояла в том, что введение в штат нового астронома могло не понравиться Фросту. Маунт-Вилсон уже переманил лучших астрономов из Йеркса, и было несправедливым забирать у них еще одного многообещающего ученого. Хейл написал Фросту, и вместе с Барнардом они попросили Хаббла как можно скорее защитить свою работу и приехать в Маунт-Вилсон. О будущем этого исследователя они думали едва ли не больше, чем о своем собственном. После защиты диссертации Хабблу предложили зарплату в 1200 долларов в год.

Но США объявили войну Германии. Хаббл собирался пойти на фронт добровольцем, однако терять место он не хотел, поэтому попросил Хейла поберечь для него должность до возращения. Против всех ожиданий Хейл согласился. Возможно, он был уверен в том, что его страна должна принять участие в мировой войне, и ему импонировало благородное желание молодого ученого. Словом, поведение Хаббла вызвало симпатии: он уходил на войну, отказываясь от места, о котором мечтал. В мае того же года Хаббл записался в армию и уехал до августа 1919 года. Хейл ждал нового работника и даже повысил ему обещанную зарплату. Когда Хаббл, наконец, поступил на службу, его зарплата составляла 1500 долларов в год.

После Первой мировой войны и недолгого пребывания в любимой Англии «майор Хаббл» поступил на службу в Маунт-Вилсон. С первых дней основным объектом исследований в этой обсерватории были планеты.

Но в 1920 году в Маунт-Вилсоне поняли, что следует заняться туманностями. Нельзя сказать, что исследования планет и звезд были завершены. Совсем наоборот, еще совсем недавно великий британский астроном Артур Эддингтон полагал, что звезды состоят из железа, кроме того, не были известны механизмы слияния ядер. Планеты до сих пор остаются важным объектом многих исследований, но в те годы о туманностях не было известно вообще ничего. Не было понятно, из чего они состоят, не существовало их классификации, не было известно расстояние до них, но ученых не покидало ощущение, что туманности — ключ к пониманию размеров Вселенной.

Принадлежат ли туманности к Млечному Пути? Существуют ли островные вселенные? Какие еще вселенные существуют? Тезис о принадлежности туманностей к Млечному Пути в Маунт-Вилсоне отстаивали Харлоу Шепли и Адриан ванн Маанен, наследники старой традиции. Уильям Гершель, пересчитывая звезды, обнаружил, что Солнце находится примерно посредине Млечного Пути. Из этого не следовало, что не существует островных вселенных (других галактик, как мы сказали бы сегодня), но такое предположение все же высказывалось. Позднее голландский астроном Якобус Каптейн построил сходную модель, но с более точными данными. Почему же представление о Млечном Пути в те годы так отличалось от сегодняшнего? Мы знаем, что Солнце располагается не в центре галактики, а на расстоянии 30 тысяч световых лет от него. Но в те времена ничего не было известно о межзвездной экстинкции, которая не позволяет нам производить наблюдения на расстоянии, превышающем 3000 световых лет.

Каптейн, учитель ван Маанена, посетил Маунт-Вилсон и настоял на включении в исследовательскую программу обсерватории своего ученика. Со своей стороны, Шепли отстаивал модель, согласно которой только Млечный Путь является Вселенной, но его размеры примерно в 20 раз превышают предположения Каптейна.

Хаббл пока не высказывал своего мнения. Он приступил к изучению уже известной туманности NGC 2261, которую наблюдал в Йерксе, — в этот раз с помощью 60-дюймового телескопа Маунт-Вилсона. Туманность казалась ему такой близкой, принадлежащей к Млечному Пути. Об островных вселенных Хаббл пока предпочитал молчать.

Попечителем обсерватории Маунт-Вилсон был мультимиллионер Эндрю Карнеги (1835-1919), а впоследствии — Фонд Карнеги в Вашингтоне. Карнеги был хорошим другом первого директора, Уильяма Хейла, и полностью доверял науке. Когда Хаббл приступил к работе, Хейл нечасто посещал обсерваторию, передав управление директору-ассистенту Уолтеру Адамсу, который занимался практическими и организационными вопросами, в то время как Хейл находил деньги на все более мощные телескопы. Хейл выбрал для установки телескопа место на горе Вилсон, на высоте 1742 м над уровнем моря, относительно близко от Пасадины, где располагалось основное здание обсерватории с кабинетами астрономов. Любопытно, что Хаббл, пришедший в обсерваторию последним, получил единственный кабинет с собственным туалетом — он унаследовал его от самого Хейла.

Обсерватория на горе размещалась в нескольких зданиях, помимо куполов, под которыми находились телескопы (см. фотографию). Здесь также было здание общежития с 15 комнатами для работавших ночью астрономов и их технических помощников, там же располагалась библиотека, что в то время было гораздо важнее, чем в наши дни. В связи с этим можно вспомнить слова Эддингтона о том, что астрономией можно заниматься без телескопа, но нельзя — без библиотеки. Это здание Хейл прозвал Монастырем. Как и во многих обсерваториях, здесь были свои традиции. Например, в здания с телескопами, а также в помещение для астрономов не имели права входить женщины — Хейл считал, что они могут помешать работе исследователей. Также было запрещено пить кофе. Хейл был трезвенником и почему-то думал, что кофе по воздействию на организм сопоставим с алкоголем. Однако самой необычной традицией был ужин, напоминавший Высокий стол (High Table) в Оксфорде или Кембридже. У каждого было собственное кольцо для салфетки, расположение колец и их владельцев подчинялось строгому протоколу. Почетное место в центре занимал астроном, который совершал наблюдения на 100-дюймовом телескопе. Справа от почетного места садился астроном-ассистент, помогавший при наблюдениях на 100-дюймовом телескопе, далее садился астроном, который должен был работать на 60-дюймовом телескопе, и так далее, при этом места были определены абсолютно для всех работников. Сигнал к началу ужина подавали с помощью специального колокола, все присутствовавшие должны быть в костюме с галстуком. Естественно, эту церемонию придумал Хейл, а не Хаббл, но именно Хаббл при этом чувствовал себя как в любимом Оксфорде. Когда Хаббл уже постарел, молодые астрономы начали бунтовать против этих странных обычаев. Однажды два молодых астронома из Оксфорда пришли на ужин в джинсах и футболках, и Хаббл упрекнул их: «Вы бы поступили так за Высоким столом?» Они упрямо ответили: «Но здесь не Оксфорд». Один из работавших тогда астрономов стал свидетелем следующего происшествия:

«Однажды для наблюдения с большим телескопом был назначен ван Маанен. Его кольцо для салфетки было положено на почетное место. Хаббл спустился до удара колокола и тайно поменял свое кольцо с кольцом ван Маанена. Когда ван Маанен хотел занять свое место, то увидел там кольцо Хаббла, он посмотрел на Хаббла со злостью, но, видимо, подумав о том, что перед ним бывший боксер, гораздо более сильный, чем он сам, смолчал и занял место 60-дюймового телескопа».