Человек, открывший взрыв Вселенной. Жизнь и труд Эдвина Хаббла

На 10-дюймовый астрограф он прикрепляет несколько малых широкоугольных светосильных камер, чтобы снимать обширные области неба. На снимках обрисовываются крупные детали Млечного Пути. Несколько больших темных туманностей удается обнаружить вдалеке от средней линии Млечного Пути, а одну такую туманность Хаббл и Дункан нашли даже в 37° от нее. Казалось бы, все это достойно подробного описания, но почему-то ничего Хаббл не опубликовал.

Впрочем, так было не раз. Хаббл регулярно фотографирует на больших рефлекторах переменную туманность в Единороге, за которой начал следить еще на Йерксской обсерватории, включает в программу другие объекты. Некоторые из них на протяжении трех лет явно меняются, другие остаются постоянными. И опять — никакой, даже маленькой заметки. В одном из отчетов обсерватории, обычно точных и достоверных, говорится, что Хаббл нашел три новых шаровых скопления. Но какие — так и осталось неизвестно. В современных каталогах скоплений их нет.

Первая работа Хаббла после возвращения из армии — коротенькое сообщение о группе слабых туманностей под единым номером NGC 1499, разбросанных в Персее на площади в несколько лунных дисков. По снимкам с объективной призмой Хаббл обнаружил в их спектрах эмиссионные линии водорода, гелия и кислорода. По таким же снимкам он убеждается, что известная ранее маленькая туманность 1С 2003 является планетарной. В ее спектре особенно яркими оказались характерные линии небулия — предполагаемого нового элемента, понять природу которого удалось нескоро.

Обзор неба с объективной призмой приносит и новые открытия. Хаббл обнаруживает двенадцать планетарных туманностей. Половина из них уже отмечалась другими наблюдателями, но он устанавливает их истинную природу. Особенно интересными были шесть слабых туманностей малых размеров, в которых даже с крупными инструментами рассмотреть центральные звезды не удавалось. Сейчас такие компактные объекты считаются планетарными туманностями на самых ранних этапах их образования. Хьюмасон также открывает две маленькие туманности, а Хаббл разглядывает их в фокусе 60-дюймового рефлектора. По-видимому, это был первый случай, когда два выдающихся наблюдателя объединили свои усилия.

На снимках с объективной призмой Хаббл находит не только галактические эмиссионные туманности. Он отмечает широкие и яркие линии и у нескольких объектов, много лет спустя названных по имени их исследователя сейфертовскими галактиками. Эмиссии в спектре одной из них, галактики NGC 4151, Хаббл обнаружил вероятно впервые.

В мае 1922 г. Хаббл сдает в «Астрофизикл джорнэл» замечательную работу «Общее исследование диффузных галактических туманностей». До сих пор она не утратила своего значения, развитие науки не поколебало, а только утвердило то, о чем много лет назад писал Хаббл.

Прежде всего он четко разделил все туманности на два типа: галактические, связанные с полосой Млечного Пути, и негалактические, находящиеся в высоких широтах и избегающие плоскости нашей звездной системы. Тогда еще твердо не знали, что вторые — это внегалактические объекты, другие подобные нашей звездные системы, но удаленные на огромные расстояния. К их изучению Хаббл приступил позже.

Галактические туманности существуют двух видов: планетарные и не имеющие столь правильной и четкой формы диффузные. В свою очередь диффузные туманности могут быть либо светлыми, напоминающими порой изящную сетку легких облаков, либо темными, как бы пустотами на фоне звездного неба. Мореплаватели южных морей давно заметили один из таких темных участков в ярком Млечном Пути — «Угольный мешок». Хаббл впервые установил, что светлые диффузные туманности группируются как к Млечному Пути, так и к большому кругу, наклоненному к нему под углом примерно в 20°, Вдоль этого же круга, уже известного с 1879 г. «Пояса Гулда», располагались и яркие голубые звезды. Такую же тенденцию имели и рассмотренные Хабблом темные туманности.

Изучив спектры примерно 60 светлых туманностей, Хаббл обнаружил, что у половины из них он непрерывный. Они-то главным образом и следовали «Поясу Гулда». А остальные, преимущественно в Млечном Пути, имели в спектрах эмиссионные линии. Но это не были планетарные туманности ни по форме, ни по спектру. У них эмиссионная водородная линия Нр оказывалась сильнее линий небулия.

В светлых диффузных туманностях Хаббл находил явно связанные с ними звезды, но звезды различные, В туманностях с непрерывным спектром ими были объекты поздних спектральных классов, начиная с В1, в эмиссионных — объекты более высоких температур, классов О—ВО.

«Определенная зависимость между спектрами туманностей и связанных с ними звезд указывает, что источником свечения туманностей является излучение от этих звезд. Согласно такой точке зрения, сами туманности свечением не обладают и это есть либо возбуждение эмиссии светом звезды раннего типа, либо просто отражение света звезды позднего типа». Такой основной вывод сделал Хаббл из своего исследования.

Что источник свечения туманностей с непрерывным спектром именно звезды, Хаббл смог проверить и количественно в своей следующей работе. Еще до него подобные проверки на нескольких объектах делали Слайфер в Герцшпрунг. У Хаббла же накопилось более восьмидесяти снимков туманностей, полученных и на крупнейших инструментах — 60- и 100-дюймовых рефлекторах — и на малых камерах. Несложно показать, что при одинаковых условиях фотографирования предельный размер, до которого прослеживается туманность, и видимая величина звезды, находящейся в ней, должны быть связаны определенным соотношением. Так оно и оказалось. «Диффузные туманности,— писал Хаббл,— светятся благодаря включенным в них или соседним звездам и в каждой точке они переизлучают точно столько же световой радиации, сколько получают ее от звезд. Когда звезд достаточной яркости в окрестностях нет или они располагаются не так, чтобы осветить туманность, наблюдаемую с Земли, облако вещества представит собой темную туманность».

От зависимости, найденной Хабблом, естественно уклонялись те диффузные туманности, которые наблюдаются в условиях, когда свет звезд сильно ослаблен пылевым веществом. Но еще более интересным оказалось то, что планетарные туманности светили в сотню раз ярче, чем указывала простая теория. Это означало, что от звезды туманность получала невидимую ультрафиолетовую радиацию, которая затем переизлучалась в доступном исследователю световом диапазоне. Такой правильный вывод сделал Хаббл из своих наблюдений. Однако он также допускал, что свечение планетарной туманности возбуждают и потоки корпускул, летящих от звезды.

Проблема, над которой трудился Хаббл в первые годы на Маунт Вилсон, была решена. Перед ним открывалось новое, неоглядное поле исследований — внегалактические туманности.

Изучая галактические туманности, Хаббл, несомненно, думал и о туманностях вне полосы Млечного Пути, возвращаясь к вопросам, занимавшим его еще до войны. Уже не первый год на обсерватории фотографировались эти объекты, особенно в весенние ночи, когда Млечный Путь лежит вдоль горизонта. На снимках, полученных на крупнейших инструментах, перед наблюдателями предстал мир объектов разнообразнейших и одновременно во многом общих форм. Первой стала задача разобраться в структурах объектов, выявить их основные типы.

Классификацией галактических и внегалактических туманностей Хаббл начал заниматься одновременно. По множеству снимков он выделил четыре типа внегалактических туманностей: спиральные, удлиненные (куда включил веретенообразные и овальные), шарообразные и иррегулярные, которые не удавалось отнести к остальным типам.

Эта классификация была некоторым компромиссом между теми, что уже предлагались в науке. Кертису, например, казалось, что вообще туманностей всего лишь три типа — планетарные, диффузные и спиральные. Однако снимки с большими рефлекторами убеждали, что Далеко не все туманности, видимые в удалении от Млечного Пути, обязательно имеют спиральную структуру. Среди них немало и таких, у которых нет и признаков спиральных рукавов, и они выглядят на негативах эллиптическими с падающей к краю яркостью. Пример тому — ближайший сосед спиральной туманности Андромеды, почти круглая туманность М32. Иные же туманности, несомненно, имели неправильную форму.

Другой крайностью были излишне подробные или описательные классификации без сколько-нибудь четких критериев. Так, Макс Вольф уже давно предлагал схему из 23 типов, приписать которые конкретной туманности порой далеко не просто. Очень нечеткой была и классификация Рейнольдса.

В комиссии по туманностям Международного астрономического союза американские ученые представили классификацию Хаббла. Из нее убрали только лишнее слово «удлиненные» и два подтипа — «веретенообразные» и «овальные» — обрели самостоятельное значение. Но президент комиссии француз Бигурден просто игнорировал труд тогда еще мало известного американца и в своем отчете предложил уже опубликованную собственную классификацию. Поддержки это не встретило и вскоре шведский астроном Кнут Лундмарк писал Кэмцбеллу, директору Ликской обсерватории: «Я восхищен работой Бигурдена, но должен повторить, что испытываю разочарование при чтении его отчета».