В ознаменование открытия Эдвином Хабблом 100 лет назад звезды цефеиды переменного класса под названием V1 в соседней галактике Андромеды астрономы объединились с Американской ассоциацией наблюдателей переменных звезд (AAVSO) для изучения звезды. Наблюдатели AAVSO отслеживали V1 в течение шести месяцев, создавая график или кривую блеска ритмичного восхода и падения звездного света. На основе этих данных космический телескоп Хаббл должен запечатлеть звезду в ее самом слабом и самом ярком свете. Наблюдения Эдвина Хаббла за V1 стали решающим первым шагом на пути к открытию более крупной и грандиозной Вселенной, чем представляли себе некоторые астрономы того времени. Когда-то измерения Андромеды с ее звездой Цефеидой, которую когда-то считали близлежащей «спиральной туманностью», послужили звездной вехой. Это определенно показало, что Андромеда находилась далеко за пределами нашего Млечного Пути. Затем Эдвин Хаббл измерил расстояния до многих галактик за пределами Млечного Пути, обнаружив переменные цефеид внутри этих плоскостей. Скорости этих галактик, в свою очередь, позволили ему определить, что Вселенная расширяется. Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, Проект наследия Хаббла (STScI, AURA)
Для человека наше Солнце — самая важная звезда во Вселенной. Вторая по значимости звезда находится в галактике Андромеды. Не ищите ее — мерцающая звезда находится на расстоянии 2,2 миллиона световых лет и имеет яркость в стотысячную долю самой тусклой звезды, видимой человеческому глазу.
Но столетие назад его открытие Эдвином Хабблом, тогда астрономом обсерватории Карнеги, открыло человечеству глаза на то, насколько велика на самом деле Вселенная, и показало, что наша галактика Млечный Путь — лишь одна из сотен миллиардов галактик во Вселенной, которая направляла взросление людей как любопытного вида, который мог бы использовать послание звездного света, чтобы научно мыслить о нашем собственном творении. Carnegie Science и НАСА отпразднуют это столетие на 245-м заседании Американского астрономического общества в Вашингтоне, округ Колумбия.
Казалось бы, зловещая звезда, названная просто V1, открыла ящик Пандоры, полный загадок времени и пространства, которые продолжают бросать вызов астрономам и сегодня. Используя 100-дюймовый телескоп Хукера в обсерватории Маунт-Вилсон в Калифорнии, который на тот момент был самым большим телескопом в мире, Хаббл обнаружил звезду-затворник в 1923 году. Этот редкий тип пульсирующей звезды, называемый переменной цефеидой, используется в качестве ориентиров для отдаленных небесных объектов. В космосе нет рулеток, но к началу 20 века Генриетта Суон Ливитт обнаружила, что период пульсации переменной цефеиды напрямую связан с ее светимостью.
Многие астрономы долгое время считали, что край Млечного Пути отмечает край всей Вселенной. Но Хаббл обнаружил, что V1, расположенный в «туманности» Андромеды, находился на расстоянии, которое намного превосходило все в нашей галактике Млечный Путь. Это привело Хаббла к ошеломляющему осознанию того, что Вселенная простирается далеко за пределы нашей галактики.
На самом деле Хаббл подозревал, что существует более крупная Вселенная, но здесь доказательства были очевидны. Он был настолько поражен, что нацарапал на фотопластинке Андромеды восклицательный знак, обозначающий переменную звезду.
В результате наука космология буквально за одну ночь пережила настоящий бум. Современник Хаббла, выдающийся гарвардский астроном Харлоу Шепли, был опустошен, когда Хаббл сообщил ему об открытии. «Вот письмо, которое разрушило мою вселенную», — пожаловался он коллеге-астроному Сесилии Пейн-Гапошкин, которая находилась в его кабинете, когда он открыл сообщение Хаббла.
Всего тремя годами ранее Шепли представил свою наблюдательную интерпретацию гораздо меньшей Вселенной однажды вечером на дебатах в Смитсоновском музее естественной истории в Вашингтоне. Он утверждал, что Млечный Путь настолько огромен, что должен охватывать всю Вселенную. Шепли настаивал на том, что загадочно нечеткие «спиральные туманности», подобные Андромеде, были просто звездами, образующимися на краю нашего Млечного Пути, и что они не играли никакой роли.
Вряд ли Хаббл мог себе представить, что 70 лет спустя необычайный телескоп, названный в его честь и возвышающийся на сотни миль над Землей, продолжит его наследие. Замечательный телескоп сделал «Хаббл» термином, синонимом замечательной астрономии.
Сегодня космический телескоп НАСА «Хаббл» раздвигает границы знаний более чем в десять раз дальше, чем когда-либо мог видеть Эдвин Хаббл. Космический телескоп приподнял завесу над захватывающей вселенной, полной активных звезд, сталкивающихся галактик и убегающих черных дыр, среди небесного фейерверка взаимодействия материи и энергии.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Эдвин Хаббл был первым астрономом, который сделал первые шаги, которые в конечном итоге привели к созданию космического телескопа Хаббла и открыли, казалось бы, бесконечный океан галактик. Он считал, что, несмотря на их изобилие, галактики бывают лишь нескольких специфических форм: спиральные вертушки, эллиптические галактики в форме футбольного мяча и странные неправильные галактики. Он считал, что это может быть ключом к разгадке эволюции галактик, но ответ пришлось ждать до легендарного глубокого поля космического телескопа Хаббла в 1994 году.
Наиболее показательным результатом анализа Эдвина Хаббла было то, что чем дальше находится галактика, тем быстрее она удаляется от Земли. Вселенная, казалось, расширялась, как воздушный шар. Это было основано на том, что Хаббл связал расстояния галактик с краснотой света — красным смещением, — которое пропорционально увеличивало расстояние до галактик.
Данные о красном смещении были впервые собраны астрономом обсерватории Лоуэлла Весто Слайфером, который изучал «спиральные туманности» спектроскопически за десять лет до Хаббла. Слайфер не знал, что они были внегалактическими, но Хаббл установил связь. Первоначально Слайфер интерпретировал свои данные о красном смещении как пример эффекта Доплера. Это явление вызвано тем, что свет растягивается до более длинных и красных длин волн по мере удаления источника от нас. Что было странным для Слайфера, так это то, что все спиральные туманности, казалось, удалялись от Земли.
За два года до того, как Хаббл опубликовал свои открытия, бельгийский физик и священник-иезуит Жорж Леметр проанализировал наблюдения Хаббла и Слайфера и впервые пришел к выводу, что Вселенная расширяется. Эта пропорциональность между расстояниями и красными смещениями галактик теперь известна как закон Хаббла-Леметра.
Поскольку Вселенная, казалось, расширялась с одинаковой скоростью, Лемэтр также понял, что скорость расширения можно проследить во времени — как при перемотке фильма — до тех пор, пока Вселенная не станет невообразимо маленькой, горячей и плотной. Лишь в 1949 году в моду вошел термин «Большой взрыв».
Это стало облегчением для современника Эдвина Хаббла Альберта Эйнштейна, который пришел к выводу, что Вселенная не может оставаться стационарной, не схлопываясь под действием гравитации. Скорость космического расширения теперь известна как постоянная Хаббла.
По иронии судьбы, сам Хаббл никогда полностью не принимал теорию убегающей Вселенной как интерпретацию данных о красном смещении. Он подозревал, что неизвестное физическое явление создало иллюзию того, что галактики разлетаются друг от друга. Отчасти он был прав, когда специальная теория относительности Эйнштейна объясняла красное смещение как эффект замедления времени, пропорциональный степени расширения пространства. Кажется, что галактики просто перемещаются по Вселенной. Вместо этого пространство расширяется.
После десятилетий точных измерений телескопу Хаббла удалось точно определить скорость расширения и определить возраст Вселенной в 13,8 миллиардов лет. Для этого потребовалось создать первую ступень того, что астрономы называют «лестницей космических расстояний», необходимой для формирования шкалы далеких галактик. Они являются двоюродными братьями V1, переменных звезд-цефеид, которые телескоп Хаббл может обнаружить более чем в 100 раз дальше от Земли, чем звезда, которую впервые обнаружил Эдвин Хаббл.
Астрофизика снова перевернулась с ног на голову в 1998 году, когда телескоп Хаббл и другие обсерватории обнаружили, что Вселенная расширяется все быстрее и быстрее за счет явления, называемого «темной энергией». Эйнштейн впервые обыграл идею отталкивающей формы гравитации в космосе и назвал ее космологической константой.
Еще более загадочно то, что нынешняя скорость расширения, похоже, отличается от той, которую предсказывают современные космологические модели развивающейся Вселенной, что еще больше сбивает с толку теоретиков. Сегодня астрономы бьются над идеей, что все, что ускоряет Вселенную, может со временем измениться. Ожидается, что Римский космический телескоп НАСА приведет к новому пониманию поведения темной материи и темной энергии, а также позволит проводить крупные космические исследования. Роман, скорее всего, измерит постоянную Хаббла, используя линзирование сверхновых.
Это великое многовековое приключение в глубинах неизведанного началось, когда Хаббл сфотографировал большое пятно света, Галактику Андромеды, в обсерватории Маунт-Вилсон, высоко над Лос-Анджелесом.
Короче говоря, Эдвин Хаббл — это человек, который уничтожил древнюю вселенную и открыл новую вселенную, которая сжала самоощущение человечества до незначительной точки в космосе.
Информация от: ЕКА/Информационным центром Хаббла.
