Туманности или галактики

Туманности или галактики

Это самый молодой раздел науки о происхождении и развитии небесных тел и их систем. Молодой, потому что только в нашем XX столетии новая мощная астрономическая техника позволила подтвердить предположение о существовании других галактик — огромных звездных систем, вроде нашей Галактики, — насчитывающих в своем составе сотни миллиардов звезд, объединенных, как правило, в различные коллективы. Еще 100 лет назад многие астрономы считали нашу Галактику вообще единственной системой во вселенной. За ее пределами — пустота. Как огромный пчелиный рой висит Галактика среди пустого Ньютонова пространства без конца и без края. Рой этот по форме напоминает жернов или чечевицу. Кроме отдельных звезд и звездных скоплений, в состав Галактики входило довольно большое количество «косматых объектов», как называли в прошлом столетии маленькие туманные пятна на небе неизвестной природы и непонятного состава. Правда, В. Гершель сумел разглядеть в некоторых из них звезды, но большинство их оставалось мутными пятнышками, неразличимыми ни в какой инструмент. Их так и назвали — «туманности». Интересовали они специалистов не очень сильно. Спорили в основном по частному вопросу, являющемуся следствием космогонических разногласий: является ли хорошо наблюдаемая туманность в созвездии Андромеды газовым зародышем будущей планетной системы, входящей в состав Галактики, как то утверждал еще П. Лаплас, или это самостоятельная звездная система, удаленная от нас на такое расстояние, что не может быть разложена на звезды ни одним из имевшихся инструментов?

В конце XIX столетия астрономы получили в руки новое мощное оружие исследования — спектральный метод. Свет звезд, пропущенный через призму спектроскопа, давал практически непрерывный спектр, пересеченный темными линиями поглощения. Нагретый же до свечения газ в тех же условиях имел спектр линейчатый.

Спектр туманности Андромеды, полученный в 1899 году, оказался непрерывным. Вам кажется, что вопрос можно закрыть? Что звездный состав туманности доказан? Ничуть не бывало. Спор только начинал разгораться по-настоящему. Почему бы не предположить, говорили сторонники небулярной природы туманности, что перед нами скопление холодного газа, которое светится не само, а только отражает свет звезд? Потому и спектр его непрерывный…

Позвольте, сокрушались противники, но где же те звезды, свет которых туманность отражает?

Звезд не было.

Лишь в 1917 году астрономы Р. Кертис и Г. Ричи заметили в туманности Андромеды несколько ярких точек. Словно крохотные искорки вспыхнули они и через несколько дней исчезли. Наблюдатели решили, что это могли быть новые звезды, заметные в моменты наибольшего блеска. По величине зафиксированного блеска нашли они и расстояние до них. Оно показалось чудовищно большим — раз в пятнадцать больше диаметра всей Галактики. Это был важный результат, ибо говорил он о том, что туманное пятнышко спиральной структуры, расположенное в созвездии Андромеды и имеющее каталожный шифр NGG-224 — внегалактический объект!

Возник «великий спор» — являются ли вообще все туманности внегалактическими объектами или принадлежат к населению нашей Галактики? Эти разногласия уже захватывали столь принципиальные вопросы строения мира, что не могли оставить равнодушным никого из астрономов. В 1920 году в Вашингтоне была даже организована дискуссия между двумя представителями разных точек зрения на этот счет. X. Шепли стоял на позициях «длинной шкалы» расстояний, его противник X. Кертис ратовал за расстояния короткие. Но разрешить противоречия могли только дальнейшие исследования.

И вот в 1923 году молодой астроном Э. Хаббл, получив возможность работать на самом большом в те времена телескопе на обсерватории Маунт-Вилсон, навел его двух с половиной метровое зеркало на туманность Андромеды. Наконец-то! На фотопластинке по краям туманности отчетливо виднелись звезды. К концу того же года Э. Хаббл отыскал там и переменную звезду, похожую по своим свойствам на цефеиду. А цефеиды как раз служили земным наблюдателям для определения расстояний до звезд, и «Великий спор» был закончен. Туманность Андромеды находилась за пределами нашей Галактики и имела явно звездный состав.

Вы спросите: а как же остальные туманности? В остальных в те годы пока звезд не обнаружили. Можно было бы, конечно, считать, что все однотипные объекты, скажем, спиральной структуры, имеют одинаковый состав, например, являются звездными системами. Но существовали туманности и других видов… В общем, тут надо было еще поработать.

Помните, в главе, посвященной планетной космогонии, мы довольно много внимания уделили работам великолепного английского астронома Дж. Джинса? Тогда разговор шел о происхождении солнечной системы. На самом же деле труды этого астронома охватывали и звезды, и туманности. Его исследования относились к 1916–1919 годам, когда звездный состав NGG-224 еще не был доказан и все туманности полагали состоящими из газа.

Вначале, по мнению Дж. Джинса, существовало пространство, занятое равномерно распределенным разреженным газом; неким первичным хаосом плотностью этак 10^-30 г/см³, или 10^-15 г/км³. Ну что же, если читателю удастся представить себе столь жидкий туман, можно позавидовать его воображению.

По каким причинам в этом «всемирном киселе» начали возникать первичные сгущения и неравномерности, обсуждать смысла нет. Причин может быть много, ими занимается раздел физики под названием «газовая динамика». Исследуя теорию гравитационного сжатия и вращения таких первичных облаков газа, Дж. Джинс пришел к выводу, что на ранней стадии образуются туманности правильной сферической формы. Затем, продолжая сжиматься, а следовательно, и ускоряя свое вращение, такая туманность сплющивается. Постепенно с краев эллиптического диска начинается истечение вещества, которое образует спиральные витки. Причину образования спиральных рукавов Дж. Джинс видел в приливах, которые вызывались гравитационными полями соседних туманностей. А уж повышенная плотность вещества в спиральных ветвях служила для образования в них звезд.

В 1925 году, когда Дж. Джинс впервые изложил свою теорию образования спиральной структуры туманностей, американский астроном Э. Хаббл составил первую классификацию туманностей. Прежде всего он разделил их на три большие группы: неправильные, эллиптические и спиральные.

Оставив в стороне первый тип туманностей, он выстроил все остальные в некоторую последовательность форм. Причем началом последовательности явились как раз сферические туманности. Э. Хаббл присваивает им индекс Е0, что означает «эллиптические — нулевого сжатия». Дальше, в соответствии с соотношением большой и малой полуосей эллипсоидов, шли классы Е1, Е2, … Е7. Более сплюснутых туманностей Э. Хаббл найти не сумел.

Затем шли две ветви туманностей спиральных. Одна ветвь объединяла нормальные спирали, другая — пересеченные.

Дж. Джинс был очень доволен хаббловской классификацией. Она лила воду на его мельницу, полностью соответствуя нарисованной им последовательности эволюции туманностей. Да и Э. Хаббл, несмотря на то, что старался не связывать классификацию с эволюцией, в глубине души был уверен в том, что Дж. Джинс прав. В общем, все было очень хорошо. Классификация Хаббла и гипотеза Джинса стали классическими и вошли во все учебники. Правда, с формированием спиральных структур галактик гипотеза Дж. Джинса справлялась не так успешно. Но первая половина гипотезы — превращение шаровых скоплений газа в эллиптические — сомнений почти не вызывала. И вдруг… Это «вдруг» относится ко времени, когда вторая мировая война шла к своему концу: шел 1944 год. А началось все раньше.

В начале 30-х годов в Соединенные Штаты из Германии с Гамбургской обсерватории приехал упоминавшийся уже нами астроном В. Бааде. Насовсем ли он приехал или временно, сейчас за давностью времени сказать трудно. Известно лишь одно — с 1931 года он прилежный сотрудник обсерватории Маунт-Вилсон, и это вполне разумно, поскольку любезному фатерланду было в ту пору не до звезд. Американцы же предоставили немцу возможность пользоваться 2,5-метровым рефлектором, несмотря на то, что подданство В. Бааде сохранял германское. И насколько это было разумно — неизвестно. Впрочем, стань он к 1941 году американским гражданином, не случилось бы, может быть, и того «вдруг», ради которого мы заинтересовались далеко не астрономическими подробностями жизни этого специалиста высокого класса.

24 июня 1941 года президент США Ф. Рузвельт сделал заявление о поддержке Советского Союза в войне с фашистской Германией. Подданный «тысячелетнего рейха» В. Бааде был объявлен местными властями «союзником врага», и ему было запрещено покидать пределы обсерватории. Потом был Пирл-Харбор и введение обязательного затемнения в Лос-Анджелесе и прилегающих к нему городах. Астроном В. Бааде, пользуясь особенно темными ночами, фотографировал избранные небесные объекты. И вот наступил день, когда, просматривая пластинки, на которых остались изображения эллиптических туманностей, В. Бааде обнаружил, что они тоже состоят из звезд. Сомнений в этом не было. Он даже растерялся, прежде чем почувствовал радость по поводу открытия. Ведь оно означало, что теорию Дж. Джинса следовало отправить в архив. Помните, все рассуждения английского астронома были основаны на том, что уж эллиптические туманности — это точно газовые образования, которым еще предстоит долгий путь эволюции, прежде чем в них появятся первые звезды. Теперь же фундамент под всем зданием стройной и красивой теории Дж. Джинса рассыпался. Космогонистам предстояло все начинать сначала.