Ник. Горькавый - Небесные механики
– Тридцать часов! – поразилась Галатея. – А наши фотоаппараты делают любое фото за долю секунды!
– Кэмпбелл, директор Ликской обсерватории, был специалистом в области измерения радиальных скоростей космических объектов. Кэмпбелл даже на крупном телескопе Ликской обсерватории не смог ещё измерить спектры спиральных туманностей и всюду говорил, как хорошо бы научиться определять скорости движения этих таинственных объектов. Ликская обсерватория была давним соперником Лоуэлловской обсерватории, и Вес-то Слайферу, патриоту своей обсерватории, очень хотелось утереть нос Кэмпбеллу на его собственном поле.
Невозможное часто становится возможным – но только если хорошенько подумать!
Начинать охоту нужно было, конечно, с туманности Андромеды – она самая яркая из туманностей. Но она не компактна, её свет распределён по большой площади – и накопить его непросто.
Для того чтобы поймать свет Андромеды, В. М. решил переделать спектрограф и выбросил все призмы, кроме одной, а также поставил в шесть раз более светосильную фотокамеру.
– А что такое призма? – спросила Галатея.
– У тебя есть стеклянный кубик? – спросила Никки.
– Есть! – утвердительно отозвалась Галатея.
– Его можно рассматривать как две соединённые призмы. Такой кубик тоже может раскладывать солнечный спектр в радугу. Как и алмазы в украшениях, которые тоже обточены так, что представляют собой большое количество призмочек, хорошо раскладывающих и отражающих свет. Потому-то алмазы так красиво сверкают.
– А почему стекло так не сверкает? – спросила Галатея.
– У него другие оптические свойства, поэтому оно не может преломлять свет так, как алмазные призмы.
Вернёмся к спектрографу Слайфера. После радикальной переделки количество света на пластинке значительно увеличилось, но спектральные полоски оказались такими слаборазличимыми, что их можно было изучать только в специальный микроскоп. Зато в итоге получился спектрограф, который работал в двести раз быстрее оригинального инструмента!
17 сентября 1912 года В. М. фотографирует первый спектр туманности Андромеды. Экспозиция (выдержка) снимка занимает почти семь часов! Исследовать получившуюся пластинку Слайфер пока не мог – в обсерватории не было микроскопа.
Наблюдения за пролетающей кометой отняли весь наблюдательный октябрь, но в середине ноября Слайфер возвращается к Андромеде и снимает ещё один спектр, накапливая свет в течение двух ночей: в первую – восемь часов, во вторую – шесть. Потом вмешалась Луна, засветившая небо.
В начале декабря Слайфер снимает ещё одну фотопластинку со спектром Андромеды, с экспозицией в тринадцать с половиной часов. Чтобы измерить смещение спектра космических элементов в Андромеде, Слайфер должен получить спектр этих же элементов и на Земле – для этого он раскаляет эти элементы в высоковольтной дуге, отчего в астрономической башне часто пахнет озоном.
В середине декабря на обсерваторию прибывает микроскоп, и Слайфер приступает к изучению полученных спектров и убеждается, что они значительно смещены в фиолетовую сторону. Если это смещение вызвано скоростью Андромеды и эффектом Доплера, то это значит, что Андромеда движется в сторону Земли с большой скоростью!
Слайфер был удивлён и одновременно взволнован – не вкралась ли какая-нибудь ошибка в измерения? Он решает провести ещё один сеанс наблюдений и приступает к ним 29 декабря. Из-за плохой погоды в первую ночь удалось поработать лишь часа четыре.
Слайфер плотно закрыл пластинку в спектрографе и продолжил наблюдения в следующую ночь, семь часов собирая свет Андромеды. Он был недоволен общим временем экспозиции и вернулся к телескопу и в новогоднюю ночь 31 декабря. Все люди собирались за праздничными столами, а Слайфер, забыв о празднике, накапливал на пластинке нежный отпечаток звёздного света…
К полуночи погода испортилась. Слайфер с досадой закрыл телескоп и вернулся на землю к людям – пить с ними шампанское и делать всё, что полагается обычным хомо сапиенс в Новый год.
– Значит, астрономы уже не совсем обычные хомо сапиенсы, они уже немного хомо галактикусы! – сказал Андрей.
– Возможно, – улыбнулась Никки и продолжила: – В январе 1913 года Слайфер начинает детально исследовать все четыре полученных спектра туманности Андромеды.
Результат потряс астронома.
– А что ожидал получить Слайфер? – спросила Галатея.
– Обычно скорость движения звёзд относительно Земли составляет около десяти километров в секунду. Такие же скорости должны иметь спиральные туманности, если они являются «украшением» вокруг звёзд. Если же туманность Андромеды – большое внегалактическое скопление звёзд, то таким космическим объектам полагалось, по общему мнению, ещё медленнее плавать в пространстве – как крупным китам в океане.
А по расшифрованным спектрам Слайфера выходило, что туманность Андромеды летит к Земле с сумасшедшей скоростью в триста километров в секунду – или больше миллиона километров в час!
– Какую крупную космическую рыбу поймал Слайфер своей стеклянной пластинкой! – восхитился Андрей.
А Галатея забеспокоилась:
– А что случится с нашей Землей, когда Андромеда долетит до нас?
– Пока этого никто не знает, – пожала плечами Дзинтара.
– И как же по спектрам можно определить скорость галактики? – поинтересовался Андрей.
– Эффект Доплера устанавливает прямую связь между скоростью движения тела к нам или от нас и величиной смещения его спектра. Поэтому смещение спектра Андромеды в фиолетовую сторону означало, что она очень быстро движется к нам. Если же такая скорость реальна, то туманность Андромеды не могла принадлежать к нашей Галактике, потому что гравитационное поле нашего Млечного Пути не способно удержать в своих пределах такие быстрые объекты.
Но если туманность Андромеды – внегалактический объект, то такая его стремительность переворачивала все традиционные представления о космосе! Слайфер, понимая, что ошибка тут недопустима, отправляет копию полученных спектров в Ликскую обсерваторию, астроному Фэссу, который тоже занимался изучением космических спектров.
Когда Фэсс получил данные Слайфера с просьбой о независимом измерении, то он испытал горчайшее разочарование – ведь ещё в 1908 году он снял на крупнейшем, 36-дюймовом, Ликском телескопе спектр Андромеды и обнаружил в нём сильное синее смещение линий! Но Фэсс даже не допускал, что Андромеда может иметь такую скорость движения, и без колебаний отнёс этот результат к неисправности спектрографа. И вот он смотрит на аналогичный, но гораздо более убедительный результат, полученный Слайфером на меньшем телескопе, – и понимает, что упустил свой звёздный шанс!
Приходит февраль, и приходит уверенность Слайфера в полученных результатах. Он публикует в бюллетене Лоуэлловской обсерватории краткую заметку на девять абзацев.
Новость о мчащейся к Земле туманности Андромеды производит в астрономическом обществе впечатление разорвавшейся гранаты!
Сразу находятся скептики – вроде директора Ликской обсерватории Кэмпбелла, который считает, что ошибка наблюдений Слайфера должна быть очень велика. Но вскоре Кэмпбелл был посрамлён в своём скептицизме данными собственных сотрудников: скорость движения Андромеды подтвердилась и наблюдениями на Ликской обсерватории.
Слайфер раскопал «золотую жилу» и не думает останавливаться: он берётся за получение спектров других туманностей. Но эта задача ещё труднее, потому что эти спиральные облачка слабее туманности Андромеды.
Слайферу всё-таки удаётся измерить спектр туманности Сомбреро. Весто находит, что она движется со скоростью тысяча километров в секунду – в три раза быстрее Андромеды и в противоположном направлении – от Земли!
К лету 1914 года Слайфер измерил спектры пятнадцати туманностей. Это был научный подвиг. Каждая пластинка требовала суммарной экспозиции 12–14 часов, что означало наблюдение в течение нескольких ночей. Современные телескопы имеют точные электрические моторы, которые медленно поворачивают телескоп вслед за наблюдаемым объектом, компенсируя вращение Земли, ведь если не менять положение телескопа, то выбранная звезда или туманность быстро покинет поле зрения инструмента.
Телескоп Лоуэлловской обсерватории не имел современной системы постоянного слежения за движущимся звёздным небом. Слайфер не мог отойти от телескопа и спектрографа, постоянно следя за направлением инструмента.
– Как вы смогли так долго стоять у телескопа? – поражённо спрашивали Слайфера другие астрономы. Он сухо отвечал:
