Человек, который расширил границы Вселенной

Имя Хаббла на слуху благодаря одноименному космическому телескопу, который посылает на Землю весьма эффектные картинки галактик, звезд и туманностей. Возможно, кто-то еще вспомнит и "закон Хаббла", но наверняка даже не все читатели научных новостей представляют, какой переворот в понимании окружающего нас мира совершил этот американский астроном.

Фото: Фото: AP

Достаточно сказать, что до его исследований известный нам мир ограничивался всего лишь одной галактикой — нашим собственным Млечным Путем, и именно Хаббл сумел убедительно продемонстрировать существование иных "звездных материков".

Эдвин Пауэлл Хаббл  родился 20 ноября 1889 года в небольшом городке Маршфилд (штат Миссури) в семье страхового агента Джона Пауэлла Хаббла и его супруги Виржинии Ли Джеймс. Он был третьим ребенком в довольно набожной и преуспевающей семье, а всего у них было восемь детей. Хабблы довольно часто меняли место жительства, так как здоровье отца было не очень крепким.

Астрономией Эдвин заинтересовался в достаточно юном возрасте. Причиной этому, вероятно, стало не только чтение романов Жюля Верна, но и увлечение его деда по материнской линии Уильяма Гендерсона Джеймса, который изготовил небольшой телескоп, буквально завороживший его внука. Впрочем, среди соучеников Хаббл славился не столько своими знаниями точных наук (хотя с отметками у него всё было в полном порядке), сколько спортивными достижениями: стабильно выигрывал соревнования по легкой атлетике, прыжкам в высоту, занимался любительским боксом, американским футболом и т. д.

После школы (которую будущий астроном закончил в 1906 году) Эдвин сумел получить стипендию и поступить в престижный тогда Чикагский университет, где его пути пересеклись с Форестом Реем Моултоном, автором популярной теории происхождения Солнечной системы. Именно ему Хаббл обязан окончательным выбором своей профессии. После завершения учебы в университете и получения стипендии Родса Хабблу пришлось на какое-то время заняться юриспруденцией и на три года уехать в Англию в Оксфорд, однако после возвращения в Чикагский университет в 1913 году Хаббл вернулся одновременно и к астрономии. Некоторые из приобретенных в те времена типично британских манер (в том числе и манеры одеваться) остались с ним на всю жизнь и иногда заметно раздражали американских коллег Хаббла.

Читайте также: К Земле приблизилась "машина времени"

Фото: AP

Свою диссертацию будущий великий астроном готовил под руководством директора Йеркской обсерватории Эдвина Бранта Фроста. С 1919 года (после перерыва, связанного с первой мировой войной, на которую Хаббл ушел добровольцем, но так и не успел принять участия в реальных боях) он был принят в штат Обсерватории Маунт Вильсон ( на горе Вильсон (высота 1742 м) в Калифорнии. Туда его пригласил директор этой обсерватории знаменитый организатор науки Джордж Эллери Хейл. Обсерватория тогда как раз получила крупнейший на тот момент 100-дюймовый (2,5 м) телескоп-рефлектор, что позволило ей сыграть одну из ключевых ролей в развитии астрономической картины мира. Рефлектором называют телескоп, использующий для сбора световых лучей параболическое зеркало. Сотрудником Обсерватории Маунт Вильсон Хаббл оставался до самой своей смерти.

В 1923 году в результате наблюдений туманности Андромеды, туманности NGC 6822 и туманности в Треугольнике Хаббл пришел к выводу, что все они представляют собой отдельные удаленные звездные системы, не принадлежащие Млечному Пути (в отличие от небольших туманностей иного сорта — остатков погибших звезд в нашей собственной галактике). Хабблу удалось различить в этих галактиках отдельные звезды (которые ранее сливались в одну неразрешимую туманность), что и подтвердило эту догадку (которая, конечно, высказывалась задолго до него).

Открытие цефеид в этих туманностях (переменных звезд со строго периодическими колебаниями блеска) позволило получить достоверную оценку расстояний. Известный американский астроном Джоуэл Стеббинс  по этому поводу писал, что доклад Хаббла "во сто крат расширил объем материального мира и с определенностью решил долгий спор о природе спиралей, доказав, что это гигантские совокупности звезд, почти сравнимые по размерам с нашей собственной Галактикой". Разумеется, масштабы открытия оказались еще значительнее, а наша Галактика — далеко не самой крупной… Уже один этот эпизод внес бы имя Эдвина Хаббла в число самых выдающихся ученых всех времен и народов, однако затем последовало еще одно ключевое для астрономии и космологии достижение, совершенное американским астрономом — открытие закона красного смещения.

В 1929 году Хаббл обнаружил прямую зависимость между красным смещением в спектре каждой из 46 обследованных им галактик с расстоянием до них. Ему иногда неправильно приписывают открытие самого этого смещения характерных спектральных линий в спектрах галактик (свидетельствующих о быстром удалении отнас),новсё это уже наблюдалось ранее (в 1912–1914 годах) американским астрономом Весто Мелвином Слайфером, чьи данные Хаббл тоже использовал. Сам же Хаббл лишь установил следубщую зависимость: красное смещение для далеких галактик больше, чем для близких, и возрастает приблизительно пропорционально расстоянию.

Фото: AP

Закон Хаббла гласит: скорость разбегания равна расстоянию, умноженному на некую постоянную Хаббла (v = Н r, где Н — коэффициент пропорциональности, v — скорость и r — расстояние). Значение этой постоянной Хаббл правильно определить в то время не смог — в силу того, что серьезно ошибался в оценках расстояния до галактик (дистанцию нельзя определить непосредственным образом, все оценки носят модельно зависимый характер, зависят в том числе и от параметров космологической модели). Его значение в 500 км/сек/Мпк к настоящему времени снизилось до порядка 50 км/сек/Мпк (хаббловский возраст Вселенной — 1/H = 2 миллиарда лет — вызвал почти немедленную критику).

Более того, проводимые Хабблом измерения оказались не только неточными, но и по сути не имеющими отношения к космологическому красному смещению, ведь расширение Вселенной начинает сказываться на гораздо больших расстояниях. Но более поздние наблюдения и исследования показали, что сам закон Хаббла действительно реален.

Очень быстро открытие Хаббла стало практически общепризнанным, хотя его смысл долго ускользал от понимания многих ученых. На самом деле "закон Хаббла" стал первым наблюдаемым свидетельством в пользу теории Большого взрыва, предложенной бельгийским астрономом и математиком Жоржем Леметром  в 1927 году как развитие идей советского ученого Александра Фридмана . Значение открытия Хаббла высоко оценил Альберт Эйнштейн, который писал: "Новые наблюдения Хаббла и Хьюмасона относительно красного смещения… делают вероятным предположение, что общая структура Вселенной не стационарная". (Здесь нужно пояснить, что к 1936 году коллега Хаббла по обсерватории Милтон Хьюмасон  опубликовал данные уже для ста туманностей.)

Читайте также: Венера маскируется под НЛО

Еще в 1917 году при создании своей знаменитой Общей теории относительности Эйнштейн заметил, что Вселенная может неограниченно расширяться или сжиматься, однако здравый смысл вынудил его ввести довольно искусственным путем так называемую космологическую постоянную, призванную обеспечить стационарность Вселенной. По некоторым свидетельствам, именно новость об открытии Хаббла заставила его признать это вмешательство в уравнение "самым большим промахом в своей жизни".

В настоящее время закон Хаббла используется для определения расстояний до далеких галактик и квазаров. Часто космологическое красное смещение связывают с эффектом Доплера. Однако его суть в другом — дело в расширении самого пространства согласно Общей теории относительности. Есть, впрочем, и вклад реального доплеровского эффекта, но он отвечает за собственные взаимные движения галактик (пекулярные). Лишь на больших расстояниях вклад космологического красного смещения становится однозначно преобладающим.

Казалось бы, хотя бы за одно из своих величайших открытий Хаббл должен был получить Нобелевскую премию по физике, однако в то время астрономия еще не считалась органичной частью физики. Лишь после его смерти ситуация изменилась, Нобелевский комитет признал, что работы по астрофизике могут иметь право на получение приза, и если бы Эдвин Хаббл прожил чуть подольше, он, несомненно, вошел бы в историю как первый астроном, удостоенный "нобелевки". К сожалению, 28 сентября 1953 года Хаббла уже не стало. Он умер в Сан-Марино (Калифорния) от тромбоза сосудов головного мозга.

Никому даже не известно, где Хаббл похоронен, ибо такова была воля его жены. Не было ни панихиды, ни церемонии погребения. Вообще, есть некая тайна в том, что произошло, и, вероятно, коллега Хаббла Милтон Хьюмасон — это единственный человек, который когда-либо знал об этом что-либо достоверное. Но жена Хаббла — Грейс — не желала огласки по поводу случившегося. На Земле нет памятников Хабблу, однако они есть в космосе: это космический телескоп имени Хаббла, астероид 2069, названный его именем, кратер на Луне и т. д.

Безусловно, Эдвин Хаббл — один из величайших в истории астрономов-наблюдателей. Конечно, при этом ему очень "повезло" с доступом к крупнейшим телескопам своего времени. Работы Хаббла по туманностям позволяют считать его продолжателем дела основоположника звездной астрономии Уильяма Гершеля. А по мнению ряда историков науки, имя Хаббла можно смело поставить и в один ряд с величайшим преобразователем астрономии Николаем Коперником. Ведь оба они совершили революционные перевороты в наших представлениях о Вселенной, которые не забудутся теперь уже никогда.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"