Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее - Александр Потупа

Принципиально новый тип небесного тела — астероид, или малую планету, обнаружил в первый день 19 столетия итальянский астроном Джузеппе Пиацци (1746–1826). Орбита первого астероида, названного Церерой, была заключена между орбитами Марса и Юпитера. В течение нескольких следующих лет немецкий астроном Генрих Вильгельм Ольберс (1758–1840) снова зарегистрировал Цереру и обнаружил два других астероида — Палладу и Весту. Вскоре между орбитами Марса и Юпитера были найдены и другие планетки. Это позволило Ольберсу предложить гипотезу о существовании в очень давние времена особой планеты Фаэтона, которая по неизвестным причинам взорвалась, и ее осколки образовали астероидный пояс. Эту идею до сих пор трудно обосновать или окончательно опровергнуть, но она, бесспорно, стимулировала интерес к законам эволюции Солнечной системы и отдельных планет.

Так обогащались представления о Солнечной системе, но самое впечатляющее открытие этого времени, завершившееся триумфом ньютоновской теории, было опять-таки связано с кометным бумом.

13 марта 1781 года 42-летний астроном-любитель Вильям Гершель открыл, как ему показалось, новую комету, наблюдая звезды между созвездиями Тельца и Близнецов.

Фридрих Вильгельм Гершель (1738–1822), сын ганноверского военного музыканта, сам композитор и музыкант, приехал в Англию 18-летним юношей. Здесь он, преобразовавшись в Вильяма, длительное время зарабатывал на жизнь музыкальными уроками. Постепенно он увлекся астрономией, и к 33 годам осознал, что только этот предмет по-настоящему для него интересен. Свой первый телескоп Гершель достроил в 1773 году и через год приступил к систематическим наблюдениям. К моменту упомянутого открытия он все еще оставался любителем, хотя и проявил незаурядное упорство в конструировании телескопов и наблюдениях.

26 апреля 1781 года Вильям Гершель представил в Лондонское Королевское общество «Сообщение о комете» и, возможно, стал бы очередным счастливцем из немалой тогда когорты кометчиков, если бы не странное поведение предмета его мартовского открытия. Объект не увеличивал яркость, то есть не желал приближаться к Солнцу. Уже в мае французский астроном Жан Сарон установил, что новое небесное тело находится за орбитой Сатурна, а несколько позже петербургский академик, ученик Л. Эйлера, Андрей Иванович Лексель (1740–1784) показал, что оно вообще ведет себя как планета, обращаясь вокруг Солнца с периодом около 84 лет.

Так произошло открытие седьмой большой планеты — Урана. Впрочем, мудрый Гершель первоначально предложил назвать ее Георгом в честь здравствующего короля. Это предложение не прошло — оно противоречило тысячелетней традиции называть планеты именами античных богов, но сыграло свою положительную роль в судьбе Гершеля. В том же 1781 году он стал членом Лондонского Королевского общества, а через год благодарный Георг III назначил его своим придворным астрономом с годовым жалованием в 200 фунтов. Это позволило Гершелю целиком погрузиться в любимую работу.

С именем Вильяма Гершеля справедливо связывается целая эпоха в астрономии, а его достижения и объем работы сопоставимы среди предшественников, пожалуй, только с деятельностью Гиппарха и Тихо Браге.

Хотя открытие Урана стало в глазах современников ярчайшей вехой его жизни, главное его достижение заключается в ином — в колоссальном подъеме уровня систематичности наблюдений и в изменении их ориентации.

Гершель обратился к звездам. Именно звездные системы интересовали его в первую очередь.

В 1783 году он показал, что обнаруженное Галлеем изменение положения звезд частично обусловлено движением Солнечной системы в сторону созвездия Геркулеса[65]. Это нанесло сильнейший удар по гелиоцентрической картине Вселенной — Солнце становилось рядовой звездой, мчащейся среди других светил.

Еще через 20 лет Гершель обнаружил особый тип космического населения двойные звезды[66]. Эти объекты сыграли важнейшую роль в определении масштабов Вселенной.

Вообще же, фантастическим подвигом выглядит сухой факт — Гершель открыл и описал более 2500 звездных скоплений и туманностей!

Туманности, более или менее размазанные светящиеся пятнышки, представляли собой известную к тому времени космическую загадку. Дело не в редкости — как туманность выглядит и древнейший небесный объект Млечный путь[67], расщепленный Галилеем на отдельные звезды. Но многие туманности не поддавались такому расщеплению даже с помощью самых сильных телескопов.

В практическом плане туманности заинтересовали астрономов опять-таки в связи с кометным бумом 18 столетия. Первый каталог аббата Николы Луи де Лакайля (1755 год), как и более известный, включающий 103 объекта, каталог французских астрономов Шарля Мессье и Пьера Мешена (1784 год), появились в качестве руководства для желающих выделить кометы среди иных светящихся пятнышек.

Систематическая работа Вильяма Гершеля, а впоследствии его сына и достойного продолжателя Джона Фредерика Уильяма Гершеля (1792–1871), автора знаменитого CG-каталога на 5079 звездных скоплений и туманностей[68], привлекла внимание к этим объектам и вообще к проблеме островного строения Вселенной.

Что же нового давали гершелевские результаты для общей картины космических структур?

Прежде всего, двойные звезды оказались первыми системами небесных тел, движущихся под действием сил тяготения сугубо вне Солнечной системы. Это позволило распространить закон, выявленный для взаимодействия Солнца и планет, на межзвездные расстояния, то есть проверять его совсем в иных масштабах.

Во-вторых, и это не менее важно, открытие двойных звезд подорвало сложившийся предрассудок[69] об одинаковости истинной яркости всех звезд и ее примерному равенству яркости Солнца. Гершель ясно наблюдал звезды компоненты двойной системы, расположенные на практически одинаковых от нас расстояниях, но с весьма разной яркостью.

Уильям Гершель впервые подошел к открытию нашей Галактики. Систематический подсчет звезд по различным направлениям позволил ему выработать своеобразную модель сплющенного дискообразного сгустка звезд, в центре которого находится Солнце. Это выглядело определенным витком коперниковской гелиоцентрической идеологии, но, разумеется, качественно новым витком, хотя бы потому, что Солнце уже не считалось неподвижным центром мира. Подобно тому, как древние полагали естественным движение Солнца вокруг Земли, астрономам на рубеже 18–19 веков трудно было отделаться от впечатления, что Млечный путь более или менее равномерно окутывает Солнечную систему и ее окрестности. Впрочем, эта точка зрения подкреплялась объективными трудностями наблюдения центральной области Галактики, закрытой от нас пылевыми облаками. Темные туманности, то есть участки пространства, где из-за огромных облаков космической пыли не просматриваются звезды, были восприняты Гершелем с удивлением — он образно называл их «дырами в небе». Его внимание было приковано к форме шаровых звездных скоплений, но их концентрации в направлении созвездия Стрельца он не придал должного значения. Это выпало на долю его сына, который впервые указал на концентрацию шаровых скоплений как на важный фактор строения Галактики.

И все-таки Уильям Гершель сделал важный шаг в конструировании галактической модели. Его работам непосредственно предшествовала картина в пифагорейском духе, нарисованная в 1750 году английским астрономом Томасом Райтом (1711–1786) в «Оригинальной теории, или Новой гипотезе Вселенной». Райт полагал, что Млечный Путь представляет собой что-то вроде плоского кольца или сферической оболочки (он дал оба варианта), в центре которых находится некий духовный первоисточник — «Глаз Господа». Существенно в этой гипотезе не ее обоснование, а идея множественности миров такого рода. Модель Райта относится к модели Гершеля примерно так же, как пифагорейская огнецентрическая картина к схеме Аристарха.

Уильям Гершель стал одним из первых астрономов, смутно почувствовавших, что за разнообразием звездного населения кроется какая-то генетическая связь звездных объектов.

Главное дело его жизни было подхвачено сыном, а впоследствии значительно развито голландским астрономом Якобусом Корнелисом Каптейном (1851–1922). Уточнив подсчеты звезд и тщательно классифицировав их величины, Каптейн пришел к заметно большим размерам Галактики. И к началу 20 века модель Гершеля-Каптейна — Галактика как дискообразное сверхскопление звезд с Солнцем в центре — стала практически общепринятой.

Итак, деятельность Уильяма Гершеля переопределила ориентацию астрономии, углубив и конкретизировав последовательную программу Галлея.

Открытие Урана послужило сильнейшим толчком для развития математических методов небесной механики и поиска новых объектов.