Основательно изменил понимание Вселенной, подтвердив существование других галактик, а не только нашей (Млечный Путь). Также рассматривал идею о том, что величина эффекта Допплера (в данном случае называемом «Красное смещение»), наблюдаемого в световом спектре удалённых галактик, возрастает пропорционально расстоянию до той или иной галактики от Земли. Эта пропорциональная зависимость стала известна как Закон Хаббла (на два года ранее это же открытие сделал бельгийский учёный Жорж Леметр). Интерпретация Красного смещения как Допплеровского эффекта была ранее предложена американским астрономом Весто Слайфером, чьими данными пользовался Эдвин Хаббл. Однако Эдвин Хаббл всё же сомневался в интерпретации этих данных, что привело к созданию теории Метрического расширения пространства (Metric expansion of space, Расширение Вселенной), состоящего в почти однородном и изотропном расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной.
Основные труды Эдвина Хаббла посвящены изучению галактик. В 1922 году предложил подразделить наблюдаемые туманности на внегалактические (галактики) и галактические (газо-пылевые). В 1924-1926 годах обнаружил на фотографиях некоторых ближайших галактик звёзды, из которых они состоят, чем доказал, что они представляют собой звёздные системы, подобные нашей Галактике (Млечный Путь). В 1929 году обнаружил зависимость между красным смещением галактик и расстоянием до них (Закон Хаббла). В 1935 году открыл астероид № 1373, названный им «Цинцинатти» (1373 Цинцинатти).
В честь Хаббла назван астероид № 2069, открытый в 1955 году (2069 Хаббл), а также знаменитый космический телескоп «Хаббл», выведенный на орбиту в 1990 году.
Биография
Эдвин Хаббл родился в семье страхового управляющего Джона Пауэлла Хаббла и Вирджинии Лии Джеймс, в городе Маршфилд, штат Миссури. В 1900 году они переехали в город Уитон, штат Иллинойс. В ранние годы, Эдвин Хаббл был более известен своими атлетическими заслугами, чем интеллектуальными, хотя и получал вполне хорошие оценки по всем предметам в школе, за исключением пожалуй грамматики. Он семь раз занимал первое место и один раз третье (в 1906 году) в школьных соревнованиях для старшеклассников по лёгкой атлетике. В том же году он установил рекорд по прыжкам в высоту среди старшеклассников штата Иллинойс. Другим его увлечением была рыбная ловля нахлыстом, а также любительский бокс.
Эдвин Хаббл учился в Чикагском университете, где сконцентрировался на математике, астрономии, философии, что дало ему степень бакалавра в 1910 году. Он также состоял членом студенческого объединения под названием Каппа Сигма (Kappa Sigma Fraternity), и в 1948 году был назван «Человеком года» Каппы Сигмы. Три года он проучился в Королевском колледже (The Queen’s College) - одном из составных колледжей при Оксфордском университете в Англии, куда был принят после получения степени бакалавра и став одним из первых обладателей Стипендии Родса Оксфордского университета. В колледже Эдвин первоначально изучал юриспруденцию вместо науки (которую он пообещал изучать своему умирающему отцу), а затем добавил изучение литературы и Испанского языка, что дало ему возможность получить академическую степень магистра. Некоторые его приобретённые британские манеры и стиль одежды остались с ним на всю жизнь, иногда раздражая американских коллег.
Отец Эдвина в 1909 году перевёз семью из Чикаго в Шелбивилл, штате Кентукки, затем чтобы семья смогла жить в маленьком городке неподалёку от Луисвилл - самого крупного города штата. Отец умер зимой 1913 года, в то время когда Эдвин был всё ещё в Англии. Летом 1913 года Эдвин вернулся домой, чтобы заботиться о матери, двух сёстрах и младшем брате, как это сделал Вильям, другой брат Эдвина. Семья ещё раз переехала, на этот раз на Эверетт Авеню в окрестностях Луисвилла, чтобы разместить Эдвина и Вильяма.
По возвращении из в США, Эдвин преподавал Испанский язык, физику и математику в Старшей школе города Нью-Олбани, штате Индиана, а также тренировал волейбольную команду мальчиков. Ранние биографы Эдвина Хаббла единодушно отмечали, что Эдвин успешно прошёл регулярную экзаменовку по юриспруденции и немного практиковал в области законов в городе Луисвилл, но нет ни одного свидетельства того, что он хоть раз занимался судебным делом. После года преподавания в старшей школе, он вернулся к астрономии в Йеркской Обсерватории при Чикагском Университете, где и получил докторскую степень (Ph.D) в 1917 году. Свою диссертацию он озаглавил «Фотографические исследования слабых (далёких) туманностей» (Photographic investigations of faint nebulae).
В период Первой Мировой Войны, Эдвин Хаббл служил в Армии США, где довольно скоро дослужился до звания майора.
В 1919 году Джордж Эллери Хейл, основатель и директор Маунт-Вилсон обсерватории при Институте Карнеги, предложил Эдвину Хабблу гражданскую должность в штате Калифорния, неподалёку от города Пасадина, где он и проработал до самой смерти.
В период Второй Мировой Войны, Эдвин Хаббл служил в Армии США на Абердинском испытательном полигоне. За свою работу там он получил орден «Легион Почёта». Незадолго до смерти Эдвина Хаббла, гигантский 200-дюймовый (?5.1-метровый) телескоп-рефлектор Хейл Паломарской обсерватории был закончен, и Эдвин Хаббл стал первым астрономом, который его использовал. Эдвин Хаббл активно продолжал свои исследования в Маунт-Вилсони Паломарской обсерваториях до самой смерти.
В июле 1949 года, когда Эдвин Хаббл проводил свой отпуск в штате Колорадо, у него случился сердечный приступ. После этого заботилась о нём его жена Грейс Хаббл, и он продолжил свои работы уже согласно определённому расписанию и соблюдая предписанную диету. Он умер от церебрального тромбофлебита (случайный тромб в мозге) 28 сентября 1953 года, в городе Сан Марино, штат Калифорния. Эдвин Хаббл завещал не организовывать официальную церемонию похорон, и похоронить его в никому неизвестном месте. Грейс Хаббл, согласно завещанию Эдвина, никому не поведала тайну его захоронения.
Открытия
Вселенная простирается дальше нашей галактики Млечного Пути
Прибытие Эдвина Хаббла в Маунт-Вилсон, штат Калифорния, в 1919 году примерно совпало с завершением работ по созданию 100-дюймового (?2.5 метрового) телескопа Хукера, на ту пору самого крупного телескопа в мире. В те времена превалирующим научным видением Вселенной было её представление как целиком и полностью состоящей только из единственной галактики Млечного Пути. Используя телескоп Хукера в Макунт-Вилсон, Эдвин Хаббл идентифицировал цефеиды (класс пульсирующих переменных звёзд) в нескольких спиральных туманностях, включая Туманность Андромеды и Треугольник. Его наблюдения, сделанные в 1922-1923 годах, убедительно подтвердили, что эти туманности были слишком далеки, чтобы быть частью Млечного Пути, и являлись в действительности отдельными галактиками за пределами нашей собственной. Эта идея была оспорена очень многими учёными в астрономических кругах того времени, в частности, Харлоу Шепли - учёным из Гарвардского университета. Но вопреки оппозиции, Эдвин Хаббл, на ту пору 35-летний учёный, представил свои открытия в печатном виде на собрании Американского астрономического сообщества 1 января 1925 года. Эти открытия фундаментальным образом изменили научное видение Вселенной.
Эдвин Хаббл также продумал наиболее используемую ныне Морфологическую систему классификации галактик, сгруппировав их в соответствии с их изображениями на фотоснимках. Он расположил разные группы галактик в последовательность, которая теперь известна как Последовательность Хаббла.
Красное смещение увеличивается с расстоянием
Комбинируя свои собственные измерения расстояний до галактик, основанные на соотношении период-светимость для цефеид, полученные Генриеттой Суон Ливитт, с измерениями Красного смещения для галактик, полученные Весто Слайфером и Милтоном Хьюмасоном, Эдвин Хаббл обнаружил прямую зависимость (пропорциональность) величин Красного смещения объектов и расстояний до них. Хотя и был значительный разброс значений (ныне известный по причине пекулярной скорости), Эдвин Хаббл всё же смог определить основную тенденцию 46 галактик и получить значение Постоянной Хаббла, равной 500 км/c/Мпк, которое значительно выше ныне принятого значения по причине ошибок калибровки расстояний до них. В 1929 году, Эдвин Хаббл сформулировал эмпирический Закон Красного смещения для галактик, ныне известный просто как Закон Хаббла, который, если интерпретировать красное смещение как меру скорости удаления, согласуется с решениями Эйнштейновских уравнений общей теории относительности для гомогенных изотропных расширяющихся пространств. Хотя основные концепции, лежащие в основе теории расширяющейся Вселенной были хорошо известны и понятны и ранее, это утверждение, сделанное Эдвином Хабблом и Милтоном Хьюмасоном, привело к гораздо большему и широкому признанию этой точки зрения, которая утверждает, что чем больше расстояние между какими-либо двумя галактиками, тем выше скорость их взаимного удаления (то есть тем быстрее они разлетаются друг от друга).
Это наблюдение было первым наглядным подтверждением теории Большого Взрыва, которая была предложена Жоржем Леметром в 1927 году. Наблюдаемые скорости далёких галактик, взятые вместе с космологическим принципом, показали, что Вселенная расширяется таким образом, который согласуется с моделью Фридмана - Леметра, построенной на основе Общей теории относительности. В 1931 году, Эдвин Хаббл написал письмо датскому космологу Виллему де Ситтеру, в котором высказал своё мнение по поводу теоретической интерпретации соотношения «Красное смещение - Расстояние»:
В наше время, «действительные скорости» понимаются как результат увеличения интервала, которое происходит в из-за расширения пространства. Свет, летящий сквозь расширяющееся пространство, будет испытывать красное смещение Хаббловского типа - совершенно иное явление, отличное от эффекта Допплера (хотя оба явления стали эквивалентными описаниями, сходными при преобразовании систем координат для ближних галактик).
В 1930 году, Эдвин Хаббл участвовал в определении распределения галактик в пространстве и его искривлённости. Те данные, казалось, свидетельствовали о том что Вселенная плоская и гомогенная, но всё же было заметное отклонение от плоского типа в случаях с большой величиной Красного смещения. Согласно Аллану Сэндиджу:
С Хаббловской методикой исследований были методологические проблемы, которые показали отклонения от плоского типа в случаях с большой величиной Красного смещения. В частности, методика не учитывала изменения светимости галактик, связанные с эволюцией галактик. Ранее, в 1917 году, Альберт Эйнштейн обнаружил, что его только что разработанная Общая теория относительности указывает на то, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься. Будучи не в состоянии поверить в то, что его собственные уравнения говорили ему, Альберт Эйнштейн ввёл в свои уравнения «космологическую постоянную» (которая, по сути, являлась искусственно введенным «фактором подгонки» данных под правильный и/или объяснимый ответ), чтобы избежать возникшую «проблему» с расширением/сжатием. Когда Альберт Эйнштейн узнал про открытия Эдвина Хаббла, он сказал, что изменения, которые он внёс в свои уравнения, были «самой большой ошибкой (самым грубым просчётом) в [его] жизни».
Другие открытия
Эдвин Хаббл открыл астероид 1373 Цинциннати 30 августа 1935 года. Примерно в это же время, он написал «Наблюдательский подход к космологии» (The Observational Approach to Cosmology) и «Царство Туманностей» (The Realm of the Nebulae).
Нобелевская премия
Эдвин Хаббл потратил большую часть последних лет своей карьеры пытаясь сделать астрономию частью (подразделом) физики, вместо того чтоб рассматривать её как отдельностоящую науку. Он делал это в основном с тем, чтобы астрономы, включая его самого, могли быть восприняты Нобелевским комитетом за свой весомый вклад в астрофизику. Эта кампания не увенчалась успехом во времена жизни Эдвина Хаббла, но вскоре после его смерти Нобелевский комитет решил, что работы в области астрономии будут подпадать под критерии вручения Нобелевских премий по физике (однако, премия не может присуждаться посмертно).
Почтовая марка
6 марта 2008 года Почтовая служба США выпустила почтовую марку стоимостью 41 цент, чествующую Эдвина Хаббла на странице, озаглавленной «Американские учёные». Цитата оттуда гласит:
Награды
- Медаль Кэтрин Брюс в 1938 году.
- Медаль Бенджамина Франклина в 1939 году.
- Золотая медаль Королевского астрономического общества в 1940 году.
- Орден «Легион Почёта» за выдающийся вклад в исследования баллистики в 1946 году.
Высказанные в начале второй половины XVIII в. Кантом и Ламбертом предположения, что Млечный Путь - одна из бесчисленных звездных систем в бесконечной Вселенной, были в свое время только смелыми догадками. Подтвердить их правильность было невозможно. Наука не располагала еще никакими сведениями о форме и размерах самого Млечного Пути. Однако передовые ученые конца XVIII и первой половины XIX в. разделяли мнения Канта и Ламберта, хотя и не могли подкрепить их никакими доказательствами.
Изучение Млечного Пути далеко продвинулось вперед благодаря трудам Гершеля и В. Я. Струве. Ирландский астроном В. Парсонс при помощи своего гигантского телескопа обнаружил в середине XIX в., что многие из туманностей, которые не разделяются на отдельные звезды, имеют спиральную форму. А после открытия спектрального анализа и применения его к изучению небесных тел оказалось, что у многих туманностей, в особенности у спиральных, спектр не отличается от обычного спектра звезд.
Этим как будто подтверждалось, что такие туманности, которые открывались все в большем и большем количестве, могут быть далекими звездными системами.
Однако во второй половине XIX в. большинство ученых не разделяло мнения о множественности звездных систем и полагало, что Млечный Путь - единственная звездная система во Вселенной, а сама Вселенная имеет конечные размеры.
Но в начале XX в. новые открытия заставили ученых сильнее заинтересоваться вопросом о природе спиральных и других «неразложимых» туманностей. В некоторых из них (в частности, в туманности в созвездии Андромеды) были замечены вспыхнувшие новые звезды. Когда удалось при помощи спектрального анализа измерить скорости движения некоторых туманностей, они оказались огромными - тысячи километров в секунду. В то же время все попытки измерить непосредственно перемещение туманностей на фоне неба оказались безуспешными. А это означало, что они находятся на расстояниях, во много раз превосходящих расстояния до самых далеких звезд Млечного Пути.
Однако сколько-нибудь точному определению эти расстояния долго не поддавались. В 1920 г. шведский астроном Лундмарк показал, что расстояние до туманности в Андромеде составляет не менее 650 000 световых лет. В том же году американский астроном Кёртис привел важные доводы в пользу того, что спиральные туманности - звездные системы, удаленные от нас на сотни тысяч, миллионы и десятки миллионов световых лет. Однако многие астрономы возражали против выводов Лундмарка и Кёртиса, все еще считая, что спиральные туманности принадлежат к нашей звездной системе, а сами звездными системами не являются.
В 1924 г. весь мир облетела весть, что американский астроном Эдвин Хаббл при помощи только что вошедшего в строй гигантского телескопа обсерватории Маунт-Вильсон (в Калифорнии) с зеркалом 250 см в диаметре окончательно доказал, что туманность в Андромеде и некоторые другие туманности имеют звездное строение и находятся далеко за пределами Млечного Пути.
Таким образом, впервые было доказано, что Млечный Путь, или наша Галактика - не единственная звездная система во Вселенной. В истории астрономии началась новая эпоха - эпоха открытия и изучения других звездных систем и исследования безграничных просторов Вселенной. Начало этой эпохи и многие ее последующие достижения связаны с именем Эдвина Хаббла.
Хаббл родился в 1889 г. в штате Миссури. Он учился в Чикагском университете, а потом продолжал свое образование в Оксфордском университете в Англии. В 1914 г. Хаббл вернулся в Чикаго и стал ассистентом Йеркской обсерватории (близ Чикаго), в которой установлен крупнейший в мире рефрактор с объективом в 102 см. Однако успешно начавшаяся научная работа Хаббла была прервана призывом в армию в связи с участием США в первой мировой войне. По возвращении с западноевропейского фронта Хаббл стал астрономом обсерватории Маунт-Вильсон - одной из крупнейших астрофизических обсерваторий мира.
Уже первые свои труды Хаббл посвятил фотографическому изучению слабых туманностей. В этих трудах Хаббл утверждал звездную природу спиральных туманностей. Он назвал их внегалактическими туманностями, т. е. находящимися за пределами нашей Галактики.
Сделанное в 1924 г. Хабблом открытие принесло ему мировую известность. Суть открытия заключалась в том, что на полученных Хабблом при помощи 250-сантиметрового рефлектора фотографиях крайние (менее яркие) области трех туманностей - в Андромеде, в Треугольнике и еще одной, обозначенной в каталоге номером 6822 - отчетливо разлагались на звезды. Исследование фотографий показало, что среди их звезд в большом количестве имеются переменные - цефеиды. Это обстоятельство имело огромное значение.
Еще в конце XIX в. выдающийся американский астроном Э. Пикеринг (1846-1919) начал на обсерватории Гарвардского университета обширные исследования переменных звезд. В 1908 г. сотрудница Пикеринга Ливитт (1868-1921) открыла замечательную особенность переменных звезд - цефеид: чем больше период изменения блеска у цефеид, тем больше их светимость, т. е. их истинная сила света. Это значит, что если из наблюдения той или иной цефеиды установлена величина периода изменения ее блеска, то по определенной формуле вычисляется и ее сила света по сравнению с Солнцем. А после этого уже легко рассчитать, на каком расстоянии от нас должна находиться эта цефеида, если она при установленной ее светимости представляется с Земли звездой данной видимой звездной величины. Так как цефеиды являются звездами огромной светимости (все они гиганты или сверхгиганты), то они в первую очередь были обнаружены астрономами во внегалактических туманностях, звездное строение которых было открыто Хабблом.
Таким образом Хаббл определил расстояние до исследованных им внегалактических туманностей. Расстояние до туманности в Андромеде оказалось по его вычислениям около миллиона световых лет.
Примерно таким же оказалось и расстояние до туманности в Треугольнике. Расстояния туманностей от нас в десятки раз превысили размеры нашей звездной системы - Млечного Пути.
Но это было только началом. В последующие годы Хаббл исследовал множество внегалактических туманностей, которым теперь было дано название галактик, ввиду их равноправности с нашей Галактикой, название которой пишется с прописной буквы. Оказалось, что далеко не все они имеют спиральную форму. Многие имеют эллиптическую форму, некоторые отличаются неправильной формой. Таковы, между прочим, Магеллановы Облака (Большое и Малое) - огромные скопления звезд, видимые невооруженным глазом в южном полушарии неба.
Хаббл составил подробную классификацию галактик по их форме и по другим особенностям.
В течение последующих лет благодаря трудам Хаббла и других астрономов, в особенности Харлоу Шапли и Вальтера Бааде, быстро расширялись границы изученной части Вселенной. При помощи фотографии (на пластинках) были открыты миллионы галактик, находящихся на все более и более далеких расстояниях.
Были обнаружены скопления и целые «облака» галактик.
В 1941 г. работы Хаббла были прерваны второй мировой войной, когда он был привлечен к участию в военно-технических мероприятиях. После войны он возобновил свои исследования на обсерватории Маунт-Вильсон и одновременно принял деятельное участие в проектировании новой обсерватории на горе Паломар с величайшим в мире рефлектором (с зеркалом диаметром 508 см), который был установлен на этой обсерватории в послевоенные годы.
Хаббл скончался в 1953 г. Он был одним из самых выдающихся и талантливых астрономов нашей эпохи и пионером изучения далеких звездных систем, похожих на систему нашего Млечного Пути.
Наше время - эпоха непрерывного и необычайно быстрого расширения знаний о Вселенной и проникновения во всё более далекие ее глубины с помощью не только спектрального анализа и фотографии, но и нового мощного орудия - радиоисследований.
Открытие радиоволн послужило основанием для развития новой области астрономии - .
Самые последние годы принесли с собой открытия, уточнившие наши представления о расстояниях до галактик и об их размерах, а тем самым и о масштабах той части Вселенной, которая доступна для изучения с помощью современных телескопов. Так, по последнему определению, расстояние до галактики в Андромеде составляет 2 300 000 световых лет. Это один из гигантов мира галактик, в котором наша звездная система не занимает первого места, хотя она и очень крупная система.
В 1953 г. было установлено, что наша звездная система и множество других образуют систему более высокого порядка. Ее центром является скопление галактик в созвездии Девы. Это сверхскопление галактик - одно из многих.
Мы можем гордиться, что в решении основных вопросов современной астрономии выдающееся значение имеют труды советских астрономов. Но в то же время мы уважаем и труды выдающихся астрономов других стран, которые вместе с нашими учеными выясняют строение и развитие Вселенной. Одним из таких выдающихся астрономов XX в. был Эдвин Хаббл.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
24 апреля 1990 года
на орбиту Земли был запущен орбитальный телескоп "Хаббл"
, сделавший за почти четверть века своего существования немало великих открытий, проливших нам свет на Вселенную, ее историю и тайны. И сегодня мы расскажем про эту ставшую к нашему времени легендарной орбитальную обсерваторию, ее историю
, а также про некоторые важные открытия
, сделанные с ее помощью.
История создания
Идея размещения телескопа , где его работе ничего не будет мешать, появилась еще в межвоенные годы в работах немецкого инженера Германа Оберта, но теоретическое обоснование этому выдвинул в 1946 году американский астрофизик Лейман Спитцер. Его так захватила идея, что он посвятил ее реализации большую часть своейнаучной карьеры.Первый орбитальный телескоп был запущен Великобританией в 1962 году, а соединенными Штатами Америки – в 1966. Успехи этих аппаратов окончательно убедили мировую научную общественность в необходимость постройки большой космической обсерватории, способной заглянуть даже в самую глубь Вселенной.
Работа над проектом, который со временем превратился в телескоп «Хаббл», началась в 1970 году, но долгое время финансирование не было достаточным для успешной реализации задумки. Бывали периоды, когда американские власти вообще приостанавливали финансовые потоки.
Подвешенное состояние закончилось в 1978 году, когда Конгресс США выделил на создание орбитальной лаборатории 36 миллионов долларов. Тогда же началась активная работа по проектированию и строительству объекта, к которой подключились многие научные центры и технологические компании, всего тридцать два учреждения по всему миру.
Изначально планировалось вывести телескоп на орбиту в 1983, потом эти сроки перенесли на 1986. Но катастрофа космического челнока «Челленджер» 28 января 1986 вынудила еще раз пересмотреть дату запуска объекта. В результате «Хаббл» отправился в Космос 24 апреля 1990 на шаттле «Дискавери».
Эдвин Хаббл
Уже в начале восьмидесятых годов проектируемый телескоп получил имя в честь Эдвина Пауэлла Хаббла – великого американского астронома, внесшего огромный вклад в развитие нашего понимания, о том, что такое Вселенная, а также какой должна быть астрономия и астрофизика будущего.
Это именно Хаббл доказал, что во Вселенной есть и другие галактики, помимо Млечного пути, а также заложил основу теории Расширения Вселенной.
Эдвин Хаббл умер в 1953 году, но стал одним из основателей американской школы астрономии, ее самым известным представителем и символом. Недаром в честь этого великого ученого назван не только телескоп, но и астероид.
Самые значимые открытия телескопа «Хаббл»
В девяностых годах двадцатого века телескоп «Хаббл» стал одним из самых знаменитых и упоминаемых в прессе рукотворных объектов. Фотографии, сделанные этой орбитальной обсерваторией, печатали на первых полосах и обложках не только научные и научно-популярные журналы, но и обычная пресса, в том числе, желтые газеты.
Открытия, сделанные при помощи «Хаббла», значительно перевернули и расширили человеческое представление о Вселенной и продолжают это делать до сих пор.
Телескоп сфотографировал и отправил на Землю более миллиона снимков с высоким разрешением, позволяющих заглянуть в такие глубины Вселенной, куда невозможно забраться иным способом.
Одним из первых поводов у СМИ заговорить о телескопе «Хаббл» стали его снимки кометы Шумейкеров-Леви 9, которая в июле 1994 года столкнулась с Юпитером. Примерно за год до падения при наблюдении за этим объектом орбитальная обсерватория зафиксировала его разделение на несколько десятков частей, которые затем и падали в течение недели на поверхность планеты-гиганта.
Размеры «Хаббла» (диаметр зеркала – 2,4 метра) позволяет ему проводить исследования в самых разных областях астрономии и астрофизики. К примеру, с его помощью были сделаны снимки экзопланет (планет, находящихся за пределами Солнечной системы), наблюдать за агонией старых звезд и рождением новых, находить загадочные черные дыры, исследовать историю Вселенной, а также проверять актуальные научные теории, подтверждая их или опровергая.
Модернизация
Несмотря на запуск и других орбитальных телескопов, «Хаббл» продолжает оставаться главным инструментом звездочетов нашего времени, постоянно поставляя им новую информацию из самых отдаленных уголков Вселенной.Однако со временем в эксплуатации «Хаббла» начали возникать проблемы. К примеру, уже в первую неделю работы телескопа оказалось, что у главного его зеркала есть дефект, не позволяющий добиться ожидаемой резкости изображений. Так что пришлось прямо на орбите установить на объект систему оптической коррекции, состоящую из двух внешних зеркал.
Для ремонта и модернизации орбитальной обсерватории «Хаббл» было проведено четыре экспедиции к ней, в рамках которой на телескоп устанавливалось новое оборудование –камеры, зеркала, солнечные батареи и другие приборы, позволяющие улучшить работу системы и расширять сферу действий обсерватории.
Будущее
После последней модернизации, произошедшей в 2009 году, было принято решение, что телескоп «Хаббл» будет оставаться на орбите до 2014 года, когда его заменит новая космическая обсерватория – «Джеймс Уэбб». Но сейчас уже известно, что срок эксплуатации объекта будет продолжен, по крайней мере, до 2018, а то и 2020.Если кто-то думает, что слово «разбегаться» имеет сугубо спортивный, в крайнем случае, «антисупружеский» характер, то ошибается. Существуют куда более интересные толкования. К примеру, космологический Закон Хаббла свидетельствует о том, что разбегаются… галактики!
Три вида туманностей
Представьте: в черном, огромном безвоздушном пространстве тихо и медленно удаляются друг от друга: «Прощай! Прощай! Прощай!». Пожалуй, оставим в стороне «лирические отступления» и обратимся к научным сведениям. В 1929 году самый влиятельный астроном XX века американский ученый Эдвин Пауэлл Хаббл (1889-1953) пришел к выводу: происходит неуклонное расширение Вселенной.
Человек, всю свою сознательную жизнь посвятивший разгадке структуры космоса, родился в Маршфилде С младых ногтей интересовался астрономией, хотя в итоге стал дипломированным юристом. После окончания Кембриджского университета Эдвин работал в Чикаго, в Йоркской обсерватории. В Первую мировую войну (1914-1918 гг.) воевал. Фронтовые годы лишь отодвинули открытие во времени. Сегодня весь ученый мир знает, что такое постоянная Хаббла.
На пути к открытию
Возвратившись с фронта, ученый обратил свой взор на высокогорную обсерваторию Маунт-Вилсон (штат Калифорния). Его приняли туда на работу. Влюбленный в астрономию, молодой человек проводил немало времени, глядя в объективы огромных телескопов размером в 60 и 100 дюймов. Для того времени - крупнейшие, почти фантастика! Над приборами изобретатели работали почти десятилетие, добиваясь максимально возможного увеличения и четкости изображения.
Напомним, видимая граница Вселенной именуется Метагалактикой. Она исходит к состоянию на момент Большого Взрыва (космологическая сингулярность). Современные положения гласят, что значения физических постоянных однородны (имеется в виду скорость света, элементарный заряд и др.). Считается, что Метагалактика вмещает 80 миллиардов галактик (удивительная цифра звучит еще так: 10 секстиллионов и 1 септильонов звезд). Форма, масса и размер - для Вселенной это совершенно иные, нежели принятые на Земле, понятия.
Загадочные цефеиды
Чтобы обосновать теорию, объясняющую расширение Вселенной, потребовались продолжительные глубокие исследования, сложные сопоставления и вычисления. В начале двадцатых годов XX века вчерашний солдат наконец смог классифицировать туманности, наблюдаемые отдельно от Млечного пути. Согласно его открытию, они спиральные, эллиптические и неправильные (три вида).
В ближайшей к нам звездной системе, но не самой близкой спиральной туманности Андромеды, Эдвин разглядел цефеиды (класс пульсирующих звезд). Закон Хаббла стал как никогда близок к своему окончательному формированию. Астроном вычислил расстояние до этих маячков и размеры крупнейшей Согласно его выводам, Андромеда содержит примерно один триллион звезд (в 2,5-5 раз больше Млечного пути).
Константа
Некоторые ученые, объясняя природу цефеидов, сравнивают их с надувными резиновыми мячами. Они то увеличиваются, то уменьшаются, то приближаются, то отдаляются. Лучевая скорость при этом колеблется. При сжатии температура «путешественниц» увеличивается (хотя поверхность уменьшается). Пульсирующие звезды представляют собой необычный маятник, который, рано или поздно, остановится.
Как и остальные туманности, Андромеда охарактеризована ученым, как островное вселенское пространство, напоминающее нашу галактику. В 1929 году Эдвин обнаружил: лучевые скорости галактик и их расстояния взаимосвязаны, линейно зависимы. Был определен коэффициент, выражаемый в км/с на мегапарсек так называемая постоянная Хаббла. Расширяется Вселенная - меняется константа. Но в конкретный момент во всех точках системы мироздания она одинакова. В 2016 году - 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк.
Представления о системе мироздания, продолжающей эволюцию, расширяющейся, тогда получили наблюдательную основу. Процесс активно изучался астрономом до самого начала Второй мировой войны. В 1942 году он возглавил Отдел внешней баллистики на Абердинском испытательном полигоне (США). Разве об этом мечтал сподвижник, пожалуй, самой загадочной науки на свете? Нет, ему хотелось «расшифровывать» законы потаенных уголков далеких галактик! Что касается политических взглядов, то астроном открыто осуждал лидера Третьего рейха Адольфа Гитлера. На исходе своей жизни Хаббл прослыл мощным противником применения оружия массового поражения. Но вернемся к туманностям.
Великий Эдвин
Многие астрономические константы со временем корректируются, появляются новые открытия. Но все они не идут в сравнение с Законом расширения Вселенной. Знаменитого астронома XX века Хаббла (со времен Коперника равных ему не было!) ставят в один ряд с основателем экспериментальной физики Галилео Галилеем и автором новаторского вывода о существовании звездных систем Уильямом Гершелем.
Еще до того, как был открыт закон Хаббла, его автор стал членом Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки, позже академий в разных странах, имеет множество наград. Многие, наверное, слышали про то, что свыше десяти лет назад выведен на орбиту и успешно действует космический телескоп «Хаббл». Это имя носит одна из малых планет, вращающихся между орбитами Марса и Юпитера (астероид).
Будет не совсем справедливо утверждать, что астроном только и мечтал об увековечивании своего имени, но есть косвенные свидетельства того, что Эдвин любил привлечь внимание. Сохранились фото, где он весело позирует рядом с кинозвездами. Чуть ниже мы расскажем о его попытках «зафиксировать» достижение на лауреатском уровне, еще и таким образом войти в историю космологии.
Метод Генриетты Ливитт
Знаменитый британский астрофизик в своей книге «Краткая история времени» писал, что «открытие того, что Вселенная расширяется, стало величайшей интеллектуальной революцией XX века». Хаббл был достаточно удачлив, чтобы оказаться в нужном месте в нужное время. Обсерватория Маунт-Вильсон являлась центром наблюдательной работы, лежащей в основе новой астрофизики (позже получившей название космологии). Самый мощный на Земле телескоп Хукера тогда только вступил в строй действующих.
Но постоянная Хаббла вряд ли была открыта лишь на основании везения. Требовались терпение, упорство, умение побеждать научных соперников. Так американский астроном Харлоу Шепли предлагал свою модель Галактики. Его уже знали, как ученого, определившего размеры Млечного Пути. Он широко применял методику определения расстояний по цефеидам, используя методику, составленную в 1908 году Генриеттой Суон Ливитт. Она устанавливала расстояние до объекта, опираясь на стандартные вариации света от ярких звезд (переменные цефеиды).
Не пыль и газ, а другие галактики
Харлоу Шепли считал, что ширина галактики 300 000 световых лет (приблизительно в десять раз выше допустимого значения). Однако Шепли, как и большинство астрономов того времени, был уверен: Млечный Путь - это и есть вся Вселенная. Несмотря на предположение, впервые сделанное Уильямом Гершелем в XVIII веке, он разделял распространенное мнение, что все туманности для относительно близлежащих объектов - всего лишь пятна пыли и газа в небе.
Сколько горьких, холодных ночей провел Хаббл, сидя у мощного телескопа Хукера, прежде чем смог доказать, что Шепли не прав. В октябре 1923 года Эдвин заметил в М31 туманности (созвездие Андромеды) «вспыхнувший» объект и предположил, что он не относится к Млечному Пути. После тщательного изучения фотопластин, на которых была запечатлена та же площадь, ранее исследованная другими астрономами, в том числе, Шепли, Эдвин понял, что это цефеида.
Обнаружен Космос
Хаббл использовал метод Шепли для измерения расстояния до переменной звезды. Оказалось, что оно исчисляется миллионами световых лет от Земли, что находится далеко за пределами Млечного Пути. Сама галактика содержит миллионы звезд. Известная Вселенная резко расширилась в тот же день и - в некотором смысле - был обнаружен сам Космос!
Газета "Нью-Йорк Таймс" писала: "Обнаруженные спиральные туманности являются звездными системами. Доктор Hubbel (так в оригинале) подтверждает мнение, что они похожи на "островные вселенные", похожие на нашу собственную". Открытие имело большое значение для астрономического мира, но величайший момент Хаббла был еще впереди.
Никакой статичности
Как мы говорили, победа к «Копернику №2» пришла в 1929 году, когда он классифицировал все известные туманности и измерил их скорости от спектров излучаемого света. Его поразительная находка, что все галактики отступают от нас со скоростями, увеличивающимися пропорционально их удаленности от Млечного Пути, потрясла мир. Закон Хаббла отменил традиционное представление о статической Вселенной и показал, что сама она полна динамики. Сам Эйнштейн склонял голову перед столь потрясающей наблюдательностью.
Автор теории относительности подкорректировал собственные уравнения, которыми обосновывал расширение Вселенной. Теперь Хаббл показал, что Эйнштейн был прав. Хаббловское время - величина, обратная постоянной Хаббла (t H = 1/H). Это характерное время расширения Вселенной на текущий момент.
Взорвались и разлетелись
Если постоянная в 2016 году равна 66,93 ± 0,62 (км/с)/Мпк, то расширение в настоящее время характеризуется следующими цифрами: (4,61 ± 0,05)·10 17 с или (14,610 ± 0,016)·10 9 лет. И снова немного юмора. Оптимисты говорят: это хорошо, что галактики «разбегаются». Если представить, что они сближаются, рано или поздно наступил бы Большой взрыв. Но именно с него началось зарождение Вселенной.
Галактики «рванули» (начали движение) в разные стороны одновременно. Если бы скорость удаления не была пропорциональной расстоянию - теория взрыва бессмысленна. Еще одна производная константа - хаббловское расстояние - произведение времени на скорость света: D H = ct H = c/H. В текущий момент - (1,382 ± 0,015)·10 26 м или (14,610 ± 0,016)·10 9 световых лет.
И снова о надувном шаре. Есть мнение, что даже астрономы не всегда правильно трактуют расширение Вселенной. Часть знатоков считает, что она раздувается, словно резиновый шар, не ведая никаких физических ограничений. Сами галактики при этом не только удаляются от нас, но и хаотично «суетятся» внутри неподвижных скоплений. Иные уверяют, что дальние галактики «уплывают» осколками Большого взрыва, но делают это степенно.
Мог бы стать Нобелевским лауреатом
Хаббл пытался получить Нобелевскую премию. В конце 1940-х годов даже нанимал рекламного агента (сейчас его назвали бы пиар-менеджер), чтобы тот продвинул дело. Но усилия были напрасными: категории для астрономов не существовало. Эдвин умер в 1953 году, в ходе научных изысканий. В течение нескольких ночей он наблюдал внегалактические объекты.
Его последняя честолюбивая мечта осталась несбывшейся. Но ученый наверняка бы порадовался тому, что в его честь назван космический телескоп. И поколения братьев по разуму продолжают исследовать огромное и чудесное пространство. Оно до сих пор таит немало загадок. Сколько открытий впереди! И производные постоянные Хаббла, наверняка, помогут кому-то из молодых ученых стать «Коперником №3».
Оспаривая Аристотеля
Что будет доказано или опровергнуто, как тогда, когда в пух и прах полетела теория о бесконечности, вечности и неизменности пространства вокруг Земли, которую поддерживал сам Аристотель? Он приписывал Вселенной симметрию и совершенство. Космологический принцип подтвердил: все течет, все изменяется.
Есть мнение, что через миллиарды лет небеса будут пусты и темны. Расширение «унесет» галактики за космический горизонт, откуда свет не сможет дойти до нас. Будет ли актуальна постоянная Хаббла для пустой Вселенной? Что станет с наукой космологией? Она исчезнет? Все это предположения.
Красное смещение
Пока же телескоп «Хаббл» сделал снимок, который свидетельствует: до вселенской пустоты нам пока далеко. В профессиональной среде в ходу мнение, что ценно открытие Эдвина Хаббла, но не его закон. Однако именно он был почти сразу признан в научных кругах того времени. Наблюдения «красного смещения» не просто завоевало право на существование, оно актуально и в XXI веке.
И сегодня, определяя расстояние до галактик, опираются на супероткрытие ученого. Оптимисты утверждают: даже если наша галактика останется единственной, «скучать» нам не придется. Будут существовать миллиарды карликовых звезд и планет. А значит, рядом с нами по-прежнему будут «параллельные миры», которые нужно будет исследовать.
Астронома Эдвина Хаббла называют «пионером далеких звезд». Его исследования спиральных туманностей подтвердили существование других галактик, отличных от нашей галактики Млечный Путь.
Биография
Э́двин Па́уэлл Хаббл, американский астроном, родился 20 ноября 1889 г. в городе Маршфилд, штат Миссури, в семье страхового управляющего. В школьные годы Эдвин Хаббл более интересовался спортом: легкой атлетикой, любительским боксом, а также рыбной ловлей.
Но во время учебы в Чикагском университете увлекся математикой, астрономией и философией. Продолжил образование в Королевском колледже при Оксфордском университете, где изучил юриспруденцию, а также испанский язык и литературу.
Первое время по возвращении в США он преподавал испанский язык, физику и математику в Старшей школе города Нью-Олбани, штате Индиана, а также тренировал волейбольную команду мальчиков, а затем вернулся к астрономии в Йеркской обсерватории при Чикагском университете, где и получил докторскую степень в 1917 году. Но началась Первая мировая война, и занятия астрономией были прерваны – Хаббла призвали в действующую армию, где он получил звание майора.
В 1919 году ему предложили гражданскую должность в Маунт-Вилсон обсерватории при институте Карнеги в штате Калифорния, неподалёку от города Пасадина, где он и проработал до самой смерти.
Во время Второй мировой войны Эдвин Хаббл служил в Армии США на Абердинском испытательном полигоне. За свою работу там он получил орден «Легион Почёта».
Незадолго до смерти Эдвина Хаббла гигантский 200-дюймовый (≈5.1-метровый) телескоп-рефлектор Паломарской обсерватории был закончен, и Эдвин Хаббл стал первым астрономом, который его использовал.
Умер в сентябре 1953 г.
Открытия и достижения Э. Хаббла в астрономии
Его труды положили начало современной внегалактической астрономии. В 1924 г. Хаббл при помощи телескопа с диаметром зеркала 260 см на обсерватории Маунт-Вилсон доказал, что Туманность Андромеды и некоторые другие туманности имеют звездное строение и находятся далеко за пределами Млечного Пути. То есть Хаббл установил , что наша Галактика – не единственная звездная система во Вселенной. В те времена Вселенную представляли как целиком и полностью состоящей только из единственной галактики Млечного Пути.
Используя телескоп Хукера в Маунт-Вилсон, Эдвин Хаббл идентифицировал цефеиды (класс пульсирующих переменных звёзд) в нескольких спиральных туманностях, включая Туманность Андромеды и Треугольник. Его наблюдения 1922-1923 гг. убедительно подтвердили, что эти туманности были слишком далеки, чтобы быть частью Млечного Пути, и являлись в действительности отдельными галактиками за пределами нашей собственной. Эта идея была оспорена очень многими учёными в астрономических кругах того времени. Но, вопреки оппозиции, Эдвин Хаббл, которому на ту пору было 35 лет, представил свои открытия в печатном виде на собрании Американского астрономического сообщества 1 января 1925 года. Эти открытия фундаментальным образом изменили научное видение Вселенной.
Хаббл исследовал множество туманностей, которые он сам назвал внегалактическими. Теперь их называют галактиками. Оказалось, что далеко не все галактики имеют спиральную форму. Многие из них имеют эллиптическую или неправильную формы. В 1925 г. Хаббл составил первую подробную классификацию галактик по их формам и другим особенностям .
Классификация галактик Хаббла (Последовательность галактик)
Эту классификацию Хаббл предложил в 1936 г. С тех пор предложены более подробные классификации, но классификация Хаббла всё ещё актуальна.
- E0 -E7 - эллиптические галактики, имеют относительно равномерное распределение звёзд без явного ядра. Цифра показывает эксцентриситет: галактики E0 практически шарообразны, с увеличением номера развивается уплощение. Число показывает форму проекции на плоскость наблюдения, а не реальную форму галактики, которую трудно установить.
- S0 - линзообразные галактики дискообразной формы с явно выраженным центральным балджем (выпуклостью), но без наблюдаемых рукавов.
- Sa , Sb , Sc , Sd - спиральные галактики, состоящие из балджа и внешнего диска, содержащего рукава. Буква показывает, насколько плотно расположены рукава.
- SBa , SBb , SBc , SBd - спиральные галактики с перемычкой, в которых центральный балдж пересекает яркий бар (перемычка), от которого отходят рукава.
- Irr - неправильные галактики, которые не могут быть отнесены ни к одному из перечисленных классов. Галактики типа IrrI содержат остатки спиральной структуры, а IrrII имеют совершенно неправильную форму.
Сам Хаббл считал эту последовательность эволюционной. По его мнению, эволюция происходила от эллиптических к спиральным галактикам. С тех пор эллиптические галактики называют ранним классом, а спиральные - поздним.
Эдвин Хаббл открыл астероид 1373 Цинциннати в 1935 году.
Закон Хаббла
В 1929 г. Хаббл обнаружил, что между лучевыми скоростями движения галактик и расстояниями до них существует линейная зависимость (закон Хаббла ). Хаббл определил численное значение коэффициента этой зависимости (постоянная Хаббла ). Это открытие стало наблюдательной основой теории расширяющейся Вселенной.
Расширение Вселенной - явление, состоящее в почти однородном и изотропном (одинаковость физических свойств во всех направлениях) расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной. Экспериментально расширение Вселенной наблюдается в виде выполнения закона Хаббла. Началом расширения Вселенной наука считает так называемый Большой взрыв . Теоретически явление было предсказано и обосновано А. Фридманом на раннем этапе разработки общей теорией относительности из общефилософских соображений об однородности и изотропности Вселенной.
Закон Хаббла согласуется с решениями Эйнштейновских уравнений общей теории относительности для гомогенных изотропных расширяющихся пространств. Хотя основные концепции, лежащие в основе теории расширяющейся Вселенной, были хорошо известны и понятны и ранее, это утверждение, сделанное Эдвином Хабблом и Милтоном Хьюмасоном, привело к широкому признанию этой точки зрения, которая утверждает, что чем больше расстояние между какими-либо двумя галактиками, тем выше скорость их взаимного удаления (то есть тем быстрее они разлетаются друг от друга).
Ранее, в 1917 году, Альберт Эйнштейн обнаружил, что его только что разработанная Общая теория относительности указывает на то, что Вселенная должна либо расширяться, либо сжиматься. Будучи не в состоянии поверить в то, что его собственные уравнения говорили ему, Альберт Эйнштейн ввёл в свои уравнения «космологическую постоянную» (которая, по сути, являлась искусственно введенным «фактором подгонки» данных под правильный и/или объяснимый ответ), чтобы избежать возникшую «проблему» с расширением/сжатием. Когда Альберт Эйнштейн узнал про открытия Эдвина Хаббла, он сказал, что изменения, которые он внёс в свои уравнения, были «самой большой ошибкой (самым грубым просчётом) в его жизни».
О Нобелевской премии
Эдвин Хаббл потратил много лет своей карьеры, пытаясь сделать астрономию подразделом физики, а не рассматривать её как отдельную науку. Он делал это с тем, чтобы астрономы, включая его самого, могли быть восприняты Нобелевским комитетом за свой весомый вклад в астрофизику. Эта идея Хаббла не увенчалась успехом во времена его жизни, но вскоре после его смерти Нобелевский комитет решил, что работы в области астрономии будут подпадать под критерии вручения Нобелевских премий по физике. Но премия не может присуждаться посмертно. Поэтому, к сожалению, Э. Хаббл ее не получил.
Космический телескоп «Хаббл»
Косми́ческий телеско́п «Хаббл» - автоматическая обсерватория на орбите вокруг Земли, названная в честь Эдвина Хаббла . Телескоп «Хаббл» - совместный проект НАСА и Европейского космического агентства; он входит в число Больших обсерваторий НАСА.
На картинке – фотографии с телескопа «Хаббл»: Трехраздельная туманность. Эта туманность обозначается также M20. Ее можно легко найти на небе с помощью бинокля в созвездии Стрельца. Мощный процесс звездообразования создал не только многоцветие, но и хаос. Красное свечение обусловлено высокоэнергичным излучением, которое возбуждает межзвездный водород. Темные пылевые волокна, пронизывающие M20 , образовались в атмосферах холодных гигантских звезд и в остатках вспышек сверхновых. Пока еще остается неизвестным, какая яркая молодая звезда освещает голубую отражательную туманность. M20 находится на расстоянии 3 тысяч световых лет от нас. Диаметр этой туманности составляет 50 световых лет.
Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна - в первую очередь, в инфракрасном диапазоне. Благодаря отсутствию влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в 7-10 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.
На картинке: старт шаттла «Дискавери» с телескопом «Хаббл» на борту.
