Киевский клуб любителей астрономии "Астрополис"

astromagazin.net
* *
Ласкаво просимо, Гість. Будь ласка, увійдіть або зареєструйтеся.
24 Березня 2019, 13:28:09

Увійти

google


І все таки вони розбігаються.

До 140 річчя з дня народження Весто Мелвіна Слайфера (1875-1969)

Весто Слайфер (Vesto Slipher)


140 років тому 11 листопада 1875 р. народився видатний американський астроном, піонер у області астроспектроскопії, відкривач явища розбігання галактик Весто Мелвін Слайфер.

Весто Слайфер народився в м. Малберрі (штат Індіана) та ще з дитинства зацікавився астрономією і вирішив присвятити їй все життя. З цією метою він поступив в університет штату Індіана і закінчив його в 1901 р. з відзнакою зразу по двох спеціальностях математиці і астрономії.

Слайферу пощастило – університетський професор, високо оцінив його успіхи і порекомендував його Персівалю Лоуеллу директору обсерваторїї у Флагстаффі. Лоуелл був легендарною і колоритною особистістю. Бізнесмен, дипломат і сходознавець, він, наблизившись до сорокарічного віку, різко змінив своє життя і вирішив зайнятися астрономією, якою цікавився з дитинства. У 1894 році Лоуелл вибудував свою обсерваторію в штаті Арізона, на горі заввишки більше двох кілометрів, став її директором, а також активним спостерігачем Марса.

Симпатичного фермерського хлопчину Лоуелл взяв на роботу тимчасово, піддавшись на вмовляння знайомого професора. Але нема нічого довшого за тимчасове. Так сталося і зі Слайфером, який протримався в обсерваторії більше півстоліття!


Лоуелл доручив Слайферу вивчати спектри планет, а заодно вирощувати кабачки та інші овочі на городі при обсерваторії. Лоуелл часто бував у від'їзді, тому слав помічникові телеграми з вказівками, а також з проханнями надіслати свіжих кабачків експрес-поштою.

Слайфер ніяких проблем з вирощуванням кабачків не мав, зате зі спектрами довелося поморочитися. Однак Слайфер виявився наполегливим і зрештою опанував секретами отримання спектрів планет, а також виміряв швидкості обертання Марса, Юпітера, Сатурна і Урана і довів, що Венера обертається дуже повільно, а у Марса в атмосфері є слабкі сліди водяної пари. Лоуелла порадувала ця новина - значить, вирішив він, вода в марсіанських каналах ще не вся пересохла!

У 1909 році Лоуелл написав Слайферу листа, в якому пропонував отримати спектри світлих спіральних туманностей, видимих серед зірок нашої Галактики. Спіральну структуру в них помітив ще в середині XIX ст. ірландський астроном-любитель лорд Росс (1800-1867), але природа «хмарок» залишалася до кінця неясною. Деякі вчені думали, що хмарки - це далекі позагалактичні об'єкти, інші вважали їх туманностями, закрученими спіралями навколо окремих зірок.

Лоуелл поставив перед Слайфером дуже складну задачу. Світло таких туманностей дуже слабке, щоб його можна було зловити і розкласти звичайним спектрографом, зафіксувавши на фотопластинці. Для отримання зображення туманності на фотопластинці з низькою світлочутливістю потрібна була тридцятигодинна!!! витримка. А спектрограф з його численними призмами (без просвітлення, його ще не винайшли) відбирав стільки світла, що отримати спектри таких слабких об'єктів ставало просто нереально.

Директор Лікської обсерваторії доктор Вільям Кемпбелл (1862-1938) - фахівець в галузі вимірювання радіальних швидкостей космічних об'єктів - навіть на своєму великому телескопі ще не міг виміряти спектри спіральних туманностей і всюди говорив, що добре б навчитися визначати швидкості руху туманностей. Лікська обсерваторія була давнім суперником Ловеллівської, і Слайферу захотілося утерти носа Кемпбеллу.

Неможливе часто стає можливим, але тільки якщо гарно все продумати. Почати полювання Слайфер вирішив з туманності Андромеди - найяскравішої з туманностей. Але її світло було дуже слабке, і накопичити його було не просто.

Спектрограф Брешера на якому Слайфер отримував спектри туманностей.


Для того щоб «зловити» Андромеду, Слайфер модернізував спектрограф: викинув усі призми, крім однієї. Це збільшило кількість світла, що падає на пластинку, але спектральні смужки стали такими вузькими, що вивчати їх вдавалося тільки за допомогою мікроскопа. Зате в результаті вийшов спектрограф, який працював у 200 разів швидше колишнього інструменту.

Перший спектр туманності Андромеди Слайфер зняв 17 вересня 1912р. Експозиція зайняла майже сім годин!!!. Незабаром з'явилася яскрава комета і відняла у спостерігача весь жовтень, але в середині листопада Слайфер повернувся до Андромеди і отримав ще один її спектр, накопичуючи світло протягом двох ночей: в першу – вісім годин, у другу - шість, потім втрутився Місяць, який засвічував небо.


На початку грудня Слайфер зняв ще одну фотопластинку зі спектром Андромеди з експозицією 13,5 години. У середині грудня в обсерваторію привезли мікроскоп, і Слайфер приступив до вивчення отриманих спектрів. Виявилося, що вони значно зміщені у фіолетову зону. Значить, Андромеда швидко рухається у бік Землі?! Слайфер був здивований і схвильований: чи не вкралася у виміри якась помилка?

Вчений вирішив провести ще один сеанс спостережень і приступив до нього 29 грудня. Через погану погоду в першу ніч вдалося попрацювати лише години чотири. Слайфер щільно закрив пластинку в спектрографі і продовжив спостереження в наступну ніч. Сім годин він збирав світло Андромеди, але залишився незадоволений загальним часом експозиції і повернувся до телескопа в новорічну ніч. До півночі погода зіпсувалася. Слайфер з досадою закрив телескоп і «спустився на землю», до людей - пити шампанське і робити все, що належить на Новий рік.

У січні 1913 Слайфер почав детально досліджувати всі чотири отримані спектри туманності Андромеди. Результат шокував астронома. Вчений очікував отримати звичайні швидкості зірок відносно Землі - 10-15 кілометрів на секунду. Такі ж швидкості повинні мати спіральні туманності. Якщо ж туманність Андромеди - велике позагалактичне скупчення зірок, то такому космічному об'єкту, належало ще повільніше «плавати» в просторі - як великим китам. А за спектрами Слайфера виходило, що туманність Андромеди летить до Сонця з божевільною швидкістю - 300 кілометрів на секунду, або більше мільйона кілометрів на годину!

Що за космічне диво зловив Слайфер? Якщо така швидкість реальна, то туманність Андромеди не може належати нашій Галактиці, бо гравітаційне поле Чумацького Шляху не здатне утримати у своїх межах такі швидкі об'єкти. Але якщо туманність Андромеди - позагалактичний об'єкт, його величезна швидкість перевертає все традиційні уявлення про космос!

Розуміючи, що помилка тут неприпустима, Слайфер надіслав копію отриманих спектрів в Лікську обсерваторію, астроному Едварду Фету (1881-1959), який теж займався вивченням космічних спектрів.

Коли Фет отримав дані Слайфера з проханням незалежної їх перевірки, то був глибоко шокований- адже ще в 1908 році він зняв на найбільшому 36-дюймовому Лікському телескопі спектр Андромеди і виявив в ньому сильне синє зміщення ліній! Але Фет навіть не міг уявити, що Андромеді притаманні такі швидкості руху, і без зайвих роздумів відніс результат до несправності спектрографа. І ось він дивився на аналогічний, але набагато більш переконливий результат, отриманий Слайфером на меншому телескопі, і розумів, що упустив свій зоряний час!

Прийшов лютий, і разом з ним прийшла впевненість Слайфера в правильності отриманих результатів. Він публікує в бюлетені Ловеллівської обсерваторії коротку замітку всього з дев'яти абзаців. Новина про вимірювання швидкості руху Андромеди зробила в астрономічному суспільстві ефект вибуху атомної бомби. Відгуки були позитивнимим але були і скептики  в особі директора Лікської обсерваторії Вільяма Кемпбелла, який вважав, що така екстремальна швидкість Андромеди підозріла. Незабаром швидкість руху Андромеди, виміряну Слайфером, підтвердили і дані співробітників Лікської обсерваторії.

Слайфер розкопав «золоту жилу» і не думав зупинятися: він взявся за отримання спектрів інших туманностей. Але завдання виявилося ще важче, тому що ці спіральні хмарки світилися набагато слабше туманності Андромеди.

61 см. рефрактор Кларка Ловеллівської обсерваторії


До літа 1914 Слайфер виміряв спектри 15 туманностей. Це був справжній науковий подвиг. Кожна пластинка вимагала експозиції 12-14 годин, що означало спостереження протягом кількох ночей!!! Але якщо не міняти положення телескопа, то обрана зірка або туманність швидко залишають поле його зору. У сучасних телескопів є точні електричні мотори, які повільно повертають інструмент слідом за спостережуваним об'єктом, компенсуючи обертання Землі. Старі телескопи, включаючи і той, що був у Ловеллівській обсерваторії, мали тільки ручне управління. Слайфер не міг відійти від телескопа і спектрографа ні на крок, весь час вручну підкручуючи коліщатка і рукоятки і міняючи напрямок інструменту.

- Як ви змогли так довго стояти біля телескопа? - вражено запитували Слайфера інші астрономи. Він сухо відповідав:

- Я притулявся до нього.


Сумарний результат спостережень 15 туманностей вийшов ще більш вражаючим, ніж спостереження Андромеди і галактики Сомбреро. Слайфер не любив публічності, але в серпні 1914 року він виступив на зборах Американського астрономічного товариства з доповіддю про свої дослідження швидкостей туманностей. Результат потряс всіх: лише три туманності, включаючи Андромеду, наближаються до Чумацького Шляху; дванадцятеро інших віддаляються від Сонця, тобто розбігаються в різні боки!

Після закінчення доповіді весь зал підвівся й улаштував Слайферу овацію. Разом з іншими астрономами аплодував і майбутній знаменитий астроном Едвін Хаббл (1889-1953), якого тоді щойно прийняли в Астрономічне суспільство.

Відомий датський астроном Ейнар Герцшпрунг (1873-1967) і інші вчені, включаючи Кемпбелла, поздоровляли Слайфера з важливим відкриттям і звикали до нового бачення світу. Стало зрозуміло, що туманності такі ж галактики, як і наш Чумацький Шлях. Але залишалося незрозумілим, що змушує їх розбігатися в різні боки.

У квітні 1917 року Слайфер виступив на конференції у Філадельфії. До того часу він виміряв швидкості 25 галактик, і лише чотири з них рухалися до Сонця, решта розбіглися. Слайфер сказав, що це виглядає так, немов галактики чомусь розсіюються в просторі.

Променеві швидкості туманностей віміряні Слайфером

У цей час в Європі відбувалися важливі події: в 1915 році німецький фізик Альберт Ейнштейн (1879-1955) вивів рівняння гравітації - загальну теорію відносності. У листопаді 1917 року нідерландський астроном Віллем де Сіттер (1872-1934) показав, що за деяких умов рівняння Ейнштейна мають рішення, згідно з яким Всесвіт нестаціонарний і галактики в ньому можуть розлітатися в різні сторони. Де Сіттер перший вжив термін «Всесвіт що розширюється».

Англійський астрофізик Артур Еддінгтон (1882-1944) в 1923 році пов'язав теорію де Сіттера зі спостереженнями Слайфера (до того часу той вже виміряв швидкості 41 галактики, і тільки п'ять з них рухалися до Сонця) і прийшов до висновку, що швидкість руху галактик повинна зростати зі збільшенням відстані до них.


Історія схильна до спрощення – в багатьох популярних книгах і навіть у підручниках астрономії можна прочитати про те, що розбігання галактик відкрив Хаббл. Це невірно: фундаментальний факт розбігання галактик відкрив і дослідив Весто Мелвін Слайфер - скромний і завзятий трудівник науки. З часом він став директором Ловеллівської обсерваторії, керував пошуком планети Плутон і помер у віці 94 років.


Використана література:

1. Н. Горькавый Сказка об астрономе слайфере который открыл разбегание Вселенной // Наука и жизнь № 4 2011.

2. Cormac O. Raifeartaigh The contribution of VM Slipher to the discovery of the expanding universe (англ.) // Origins of the Expanding Universe: 1912—1932 : M. J. Way & D. Hunter, eds., ASP Conf. Ser., Vol. 471. — 2013. — arΧiv: 1212.5499.

3. Laird A. Thompson V.M. Slipher and the Development of the Nebular Spectrograph (англ.) // Origins of the Expanding Universe: 1912—1932 : M. J. Way & D. Hunter, eds., ASP Conf. Ser., Vol. 471. — 2013. — arΧiv: 1301.7331.



Share on Twitter! Share on Facebook!

Статті в « Другие »

Коментарі *

Коментування для даної статті відключено.