На днешния ден преди 100 години Едуин Хъбъл открива, че във Вселената има много галактики

[SAlexandrov]

На днешния ден преди 100 години Едуин Хъбъл открива, че във Вселената има много галактики

На снимката: „мъглявината“ Андромеда, заснета през 1899 г. от Айзък Робъртс

30 декември 2024 г. 18:00 ч.

Светослав Александров. На днешния ден преди столетие астрономът Едуин Хъбъл прави най-великото откритие в космологията от епохата на Коперник и Галилео. Най-общо казано, Хъбъл открива Вселената във вида, в който я познаваме днес. Той привежда доказателства, че тя се състои от множество галактики, като Млечният път е само една от тях. До този момент огромна част от учените са смятали, че Млечният път представлява цялата съществуваща Вселена.

Мъглявината Андромеда

Човечеството изминава дълъг път към това откритие. Римският астроном Клавдий Птолемей (100-170 г. сл. н.е.) е първият, който използва понятието „мъглявина“ в своя научен трактат „Алмагест“. Това е най-сериозният енциклопедичен труд за времето си (повече информация има на страниците на КОСМОС БГ). Птолемей описва пет астрономически мъглявини, но не се спира подробно на тяхното естество. Повече от хилядолетие по-късно науката ще изясни, че „мъглявините“ в „Алмагест“ са звездни купове. Що се касае до обекта, който днес наричаме „галактиката Андромеда“, но столетия наред е бил известен като „мъглявината Андромеда“, той е описан за пръв път в трудовете на персийския астроном от 10-ти век Ал-Суфи.

След като Галилео Галилей (1564-1642 г.) внедрява телескопа за астрономични наблюдения, сред множеството си изследвания той доказва, че мъглявините на Птолемей са съставени от множество звезди. Но когато неговият съперник Симон Мариус, живял по същото време, прави собствени наблюдения, той не успява да разграничи отделни звезди в структурата на Андромеда.

През 18-ти век френският астроном Шарл Месие (1730-1817 г.) публикува първия сериозен каталог на известните до този момент мъглявини, познат днес като Каталога на Месие, и ретроспективно може да се приеме за първия сериозен научен труд върху обектите от далечния космос (т.е. извън Слънчевата система). Но астрономът не се е интересувал от тази част на космоса. Месие е бил търсач на комети и каталогът му е бил съставен единствено с цел да помага на учените да разграничават кометите от тези небесни обекти, които биха могли да ги заблудят. Астрономът е систематизирал 110 обекта, които за времето си били известни само като мъглявини и звездни купове, а днес са познати като 39 галактики, 5 планетарни мъглявини, 7 мъглявини от други типове и 55 звездни купове. Мъглявината Андромеда присъства в каталога като M31 и е конкретизирано, че е открита от Мариус (Месие не е знаел за предишните наблюдения на Ал-Суфи).

По същото време Томас Райт (1711-1786 г.) за пръв път описва точно спиралната структура на Млечния път с обяснение, по неговите думи, че е „враг на това да се приема дадено нещо за вярно само защото даден човек с известна репутация е бил чут да се изказва категорично“. Райт е първият изследовател, който предполага, че мъглявините представляват различни светове, но трудът му е издаден в ограничен тираж (118 копия) и не стига до широката общественост. Това се случва едва след като едно от копията става притежание на Имануел Кант, който надгражда идеите на Райт и дава предположението за наличието на галактики, само където Кант е използвал различен израз – „островни вселени“. Трудът на Кант е публикуван през 1755 г. под формата на анонимно съчинение – „Всеобща естествена история и теория на небето“. Това се случва близо два века преди Хъбъл, а дотогава предстои да мине още време.

През 1850 г. Уилям Парсънс за пръв път посредством телескоп открива спиралната структура на мъглявината Андромеда. През 1864 г. Уилям Хъгинс, пионер в спектроскопските изследвания на звездите, установява, че спектърът на Андромеда е различен от този на газовите мъглявини. Нещо повече – спектърът е сходен с този на отделните звезди, поради което Хъгинс стига до извода, че Андромеда има звездна природа.

През 1917 г. Хебър Къртис открива нова в Андромеда, а на базата на архивни изображения, установява наличието на още 11 нови. Забележителното е, че тези нови са много по-бледи от дотогава наблюдаваните в небесата. Ето защо той стига до идеята, че спиралните мъглявини наистина представляват „островни вселени“ на огромно разстояние от нас.

Но това е радикална хипотеза, която не успява да се хареса на известна част от астрономите поради проста причина – невъобразимо е да си представят, че Вселената е толкова огромна. Не е трудно да се досетим защо до 1920 г. представителите на научния свят са се придържали към толкова противоположни възгледи – космологията е била в зората си, доказателствата в подкрепа на един или друг възглед са били малко и всеки бил склонен да се придържа към тези гледища, които харесва.

През април 1920 г. Природният исторически музей във Вашингтон решава да стане домакин на дебат, на който да се сблъскат привърженици на различни виждания. Единият от поканените е Хебър Къртис, за който споменах по-горе, човекът с радикалните виждания за природата на спиралните мъглявини. Срещу него се изправя Харлоу Шепли – млад учен, работещ с двойни звездни системи в глобуларни купове. Събитието става известно като

Великият дебат на 1920 година

На дебата Шепли се надява да изпъкне и да го спечели, защото голямата му цел е да стане директор на обсерваторията Харвард Колидж. Той се притеснява, че е прекалено срамежлив и неумел в социална обстановка, докато Къртис е по-надареният говорител с голям ораторски опит. На двамата е дадено време от 40 минути, през което те представят своите презентации.

Е, в края на краищата не се стига до сериозна конфронтация. Дебатът не е посетен от много хора, не е отразен в медиите и двамата по-скоро говорят за собствените си научни интереси, отколкото да влизат в пререкания (напр. Шепли се вълнува повече от Млечния път, отколкото от природата на мъглявините). Нещо повече – резултатът от дебата не се отразява кой знае колко на кариерите им – Шепли успява да постигне целта си и става директор на Харвард Колидж, докато Къртис оглавява обсерваторията Алегени. Съществената полза за науката се появява година по-късно, през май 1921 г., когато научното списание Bulletin of the National Research Council публикува две статии, едната от Къртис, другата от Шепли, написани на основата на вече представените на дебата презентации. В известен смисъл историята запомня дебата като „Великия дебат на 1920 г.“ по-скоро заради отзвука от тези статии, отколкото заради дебата сам по себе си.

В своята статия Шепли изказва аргумента, че Млечният път е достатъчно голям, за да побере всички известни звезди и мъглявини. Той предлага доказателства, че Млечният път има диаметър 300 000 светлинни години. Според него това, което е известно под названието „спиралната мъглявина Андромеда“, представлява съставна част от структурата на Млечния път.

Къртис, от своя страна, твърди, че Млечният път е много по-малък – с диаметър около 30 000 светлинни години. Той вярва, че спиралните мъглявини като Андромеда са отделни светове, т.нар. „островни вселени“. Къртис базира своя аргумент на наблюденията на новите, които загатват, че Андромеда е изключително отдалечена.

Днес лесно може да отмахнем с ръка и да кажем – окей, Къртис е бил прав, а Шепли е сбъркал. Все пак знаем, че спиралните мъглявини са галактики. Но истината е, че и двамата учени грешат в някои неща и са прави в други. Шепли се оказва прав да твърди, че Млечният път е много по-голям, отколкото се е смятало преди. Шепли е прав и в предположението си къде се намира Слънцето в Млечния път – далеч от центъра на галактиката. Къртис безспорно е прав за природата на спиралните мъглявини и че те са отделни светове, но пък бърка за местоположението на Слънцето – той го поставя в центъра на Млечния път. По ирония на съдбата и двамата мъже бъркат за едно твърдение, в което на дебата се съгласяват един с друг – за междузвездната абсорбция на звездната светлина, за която, те смятат, че не е важна при определянето на размера на галактиката.

30 декември 1924 г. – Едуин Хъбъл решава спора за Андромеда

За нуждите на своите изследвания Хъбъл използва 100-инчовия телескоп Хукер на обсерваторията Маунт Уилсън. До края на 1924-та астрономът успява да открие 36 променливи звезди в Андромеда. 12 от тях се оказват цефеиди. Това са специален клас звезди, за които през 1908 г. Хенриета Ливит от Харвард установява важна зависимост между яркостта им и периода на изменение на блясъка, което от своя страна позволява да се измери точно разстоянието до тях. Зависимостта е изключително строга и поради това и днес служи като златен стандарт за определяне на разстоянията във Вселената. Хъбъл за времето си успява да измери, че разстоянието до Андромеда е 900 000 светлинни години – много по-голямо от предполагаемия размер на Млечния път. Днешните измервания даже поставят Андромеда още по-далече, на 2 милиона светлинни години от нас.

Не е имало как Къртис да реши изцяло дебата в своя полза – неговите изводи са били базирани на наблюдения на новите. Той е бил наясно, че новите в Андромеда са по-бледи от дотогава познатите, но астрономите не са разполагали с начин да определят прецизно разстоянието до тях. Когато обаче разполагаш с цефеида, както е в случая с Хъбъл, периодът ще ти покаже къде тя се намира на кривата на светимост, а от това може да изчислиш разстоянието до нея.

Така Едуин Хъбъл открива, че Вселената ни е много по-голяма, отколкото дотогава се е смятало. По-късно той намира още галактики, благодарение на които успява да направи още едно значимо откритие – че Вселената се разширява.

https://cosmos.1.bg/space/2024/12/30/100-years-ago-hubble-discovers-universe/