Kitabı oku: «Любительская астрономия: люди, открывшие небо», sayfa 4
4. Открывая переменные звезды
Как упоминалось выше, в древности любые изменения на небе воспринимались как экстраординарные события. Возможно, вспышка новой звезды побудила Гиппарха составить звездный каталог.
Изучение переменных звезд началась в 1596 году, когда Давид Фабрициус (1564–1617) обнаружил, что звезда Омикрон Кита (получившая впоследствии собственное имя Мира) периодически меняет свою яркость. В то время это было сенсацией, потому что неизменность «сферы неподвижных звезд» была утвердившейся догмой. Три четверти века спустя, в 1670 году, итальянский астроном Джеминиано Монтанари (1633–1687) пишет о том, что вторая по яркости звезда в созвездии Персея изменяет свой блеск.
Эта звезда имеет арабское название «Алголь», что означает «Голова чудовища». На месте Алголя в традиционном изображении созвездия рисуют голову Медузы – чудовища, убитого греческим героем Персеем при помощи зеркального щита, отразившего ее взгляд. Другое название Алголя – «Дьявольская звезда». Это имя может указывать на то, что, возможно, еще до Монтанари арабские астрономы знали особый характер Алголя.
Спустя более ста лет после Монтанари, в 1783 году, на Алголь посмотрел глазами астронома молодой англичанин, которого звали Джон Гудрайк.
Он родился 17 сентября 1764 года в Гронингене в семье британского дипломата и голландской купеческой дочери. В возрасте пяти лет он перенес скарлатину и полностью потерял слух. Но после правильного обучения, которое смогли ему обеспечить родители, он смог читать по губам и говорить. Для этого его отправили в специализированную школу в Эдинбурге. В 1778 году в тринадцатилетнем возрасте он смог поступить в академию в Уоррингтоне под Йорком, где не было специальных условий для людей с ограниченными возможностями.
Джон Гудрайк
Уоррингтонский преподаватель Уильям Энфилд увлек его астрономией. Джон наблюдал небо вместе со своим двоюродным братом Эдвардом Пиготтом.
Гудрайк был первым, кто точно определил период изменения блеска Алголя и построил кривую его блеска. За 2,87 суток (68 часов и 50 минут) звезда изменяет блеск более чем на одну величину. Большую часть времени она видна как звезда второй величины, затем ее блеск стремительно начинает падать, достигая звездной величины почти три с половиной (астрономы записывают это как 2,0m – 3,5m), а затем вновь возрастает. От начала и до конца этого периода проходит около 9 часов.
Но в чем причина переменности Алголя? Гудрайк предположил, что вокруг звезды вращается достаточно большое тело, которое, проходя перед звездой, частично закрывает ее от нас, уменьшая идущий от нее поток света. По мысли Гудрайка это могла быть планета или более тусклая звезда. Два небесных тела расположены так близко друг к другу, что их нельзя разделить ни в один телескоп (правда, он выдвинул и другое предположение – что звезда имеет на своей поверхности темный участок, который периодически поворачивается к Земле из-за вращения звезды).
Кривая блеска Алголя
Кривая блеска Беты Лиры
Из этих двух гипотез более правдоподобной казалась гипотеза о затмениях. Она хорошо объясняла строгую периодичность изменения блеска и потому была принята большинством астрономов. Однако вплоть до 1889 года оставалась хотя и красивой, но всего лишь гипотезой. Доказал правоту Гудрайка астроном Герман Фогель, который работал в Потсдамской обсерватории. Для того чтобы показать, что Алголь состоит из двух компонентов, он применил спектральный анализ – метод, который в ту пору только входил в научный обиход. С помощью призмы Фогель разложил свет Алголя в спектр. Удивительным было то, что темные линии поглощения различных химических элементов то расходились, то сходились, так, как если бы принадлежали двум разным звездам. Это говорило о движении объектов: вследствие эффекта Доплера смещение линий в красную сторону спектра свидетельствует об удалении звезды от наблюдателя, а в фиолетовую – об ее приближении.
Наблюдения показали, что полный цикл расхождения и схождения линий составлял 2,87 суток, в точности совпадая с периодом переменности Алголя! Так гениальная догадка Гудрайка нашла свое подтверждение в строгих наблюдениях.
Сегодня нам известно, что две звезды, Алголь A и Алголь B, образуют очень тесную двойную систему: расстояние между ними в 16 раз меньше расстояния от Земли до Солнца.
Гудрайк продолжал поиск переменных звезд. Он обнаружил переменность звезды Бета Лиры (собственное ее имя – Шелиак). Ее период он определил, как 12 дней и 20 часов. По последним данным он составляет 12 дней и примерно 21,8 часов.
Блеск Беты Лиры колеблется от 3m,3 до 4m,1. Как известно сейчас, это двойная звездная система с двумя гигантскими солнцами, которые находятся друг от друга на таком небольшом расстоянии, что деформируют друг друга и обмениваются веществом, которое накапливается в огромном аккреционном диске вокруг звезды.
Изменение яркости Шелиака происходит за счет деформации звездной атмосферы. Если звезда, которая под действием гравитации своей близкой соседки приобрела дынеобразную форму, поворачивается к нам своей вытянутой стороной, то для зрителя она выглядит ярче, нежели в случае, в котором звезда кажется круглой. Но разница в блеске обеих звезд тоже играет роль. Основной минимум блеска (4m,1) имеет место, когда более темный красный гигант показывает свою наименьшую видимую поверхность; вторичный минимум (3m,7) имеет место, когда менее яркая звезда стоит перед большей звездой.
Еще одна звезда, переменность которой обнаружил Джон Гудрайк, – знаменитая звезда, обозначенная на звездных картах как Дельта Цефея, ставшая прототипом целого класса переменных звезд. Гудрайк не смог объяснить характер изменения ее блеска: быстрый его подъем и более медленный спад (форма кривой на графике напоминает акулий плавник). Сейчас мы знаем, что звезды типа Дельты Цефея, или, как называют их астрономы, цефеиды – это массивные яркие гигантские звезды желтого цвета. Они светят в тысячи или даже в десятки тысяч раз мощнее Солнца Причиной переменности является пульсация внешних слоёв цефеид, что приводит к периодическим изменениям радиуса и температуры их фотосфер. В цикле пульсации звезда становится то больше и холоднее, то меньше и горячее. Наибольшая светимость достигается при наименьшем диаметре.
Кривая блеска Дельты Цефея
Кривая блеска Миры Кита
В 1912 году американский астроном Генриетта Суон Ливитт обнаружила связь между средней яркостью и периодом пульсации цефеид. Эта связь означает, что, зная период, можно определить абсолютную яркость такой звезды, а затем, сравнив ее с видимым блеском, вычислить расстояние до нее. Цефеиды, таким образом, оказались полезны для определения расстояния до галактик, которые достаточно близки к нам, чтобы их можно было разрешить на отдельные звезды, среди которых можно найти цефеиды. Для более далеких галактик такими «маяками» служат вспышки сверхновых звезд.
Заметим еще, что упомянутая выше Мира, которую открыл Дэвид Фабрициус, тоже пульсирует, но характер ее пульсаций иной. Звезды такого типа выделены в отдельный класс – мириды. Мира – красная звезда-сверхгигант.
Джон Гудрайк был принят в Королевское общество 16 апреля 1786 года в возрасте 21 года. Но, возможно, он даже не узнал об этом событии, потому что всего через четыре дня, 20 апреля 1786 года, он умер от пневмонии. Один из залов университета Йорк назван в честь него в знак памяти.
Любой любитель астрономии может сейчас повторить наблюдения Джона Гудрайка и проследить за изменением блеска Алголя, Дельты Цефея и Беты Лиры. А для многих астрономов-любителей наблюдение переменных звезд, которых открыто уже многие тысячи, – серьезное, увлекательное дело, которое к тому же приносит пользу науке.
5. Вокруг Планеты Икс
С середины XIX в. все новые и новые методы и технологии приходят на службу астрономам.
Появляется фотография – и вскоре она становится основным методом, вытесняя визуальные наблюдения. Строятся все более крупные телескопы…
Открытия тоже не заставляют себя ждать. В 1846 году «на кончике пера», путем математических расчетов на основе анализа неправильностей в движении Урана, была открыта планета Нептун.
Но отклонения Урана от предвычисленного движения, пусть небольшие, все равно оставались. В течение долгого времени принято было считать, что они объясняются только существованием девятой планеты, лежащей за орбитой Нептуна. В научных кругах ее называли «планетой Икс».
Среди горячих сторонников этой гипотезы был американец Персиваль Лоуэлл (1855–1916). Это очень колоритная и своеобразная фигура в истории астрономии. Выходец из богатой семьи, наследник семейного бизнеса он получил образование в Гарварде, где изучал математику. Однако в дальнейшем Лоуэлл не захотел посвящать себя ни бизнесу, ни карьере профессора математики в том же Гарварде, отвергнув предложение этой должности. В 1880–1890 гг. он путешествует по Востоку – в основном по Японии и Корее. Итогом длительных (каждая по нескольку месяцев) поездок стали четыре книги, посвященные этим странам.
Но начиная с 1890-х гг. Лоуэлл обращается к своему увлечению с детства – астрономии – и строит на свои средства первую в США крупную частную обсерваторию, директором которой будет всю оставшуюся жизнь. Это полноценное научное учреждение, в котором работали и работают профессиональные астрономы, но принадлежит оно и теперь, в XXI веке, наследникам Лоуэлла.
Персиваль Лоуэлл
При жизни Лоуэлла особое внимание в обсерватории уделялось изучению Марса. Он был (наряду с французом Камилем Фламмарионом) горячим сторонником гипотезы о существовании на Марсе разумной жизни, основанной на наблюдении так называемых марсианских каналов – узких прямых линий на поверхности Марса, впервые описанных в 1877 году итальянским астрономом Джованни Скиапарелли – об этом говорится в новых книгах Лоуэлла «Марс и его каналы» и «Марс как обитель жизни». По Лоуэллу, ход эволюции был одинаков на Земле и Марсе, соответственно, биология и биохимия землян и марсиан сходны: последним требуется пища, а чтобы её выращивать – требуется вода. Марс – сухая планета (Лоуэлл подсчитал, что воды там в 200 000 раз меньше, чем на Земле), история которой намного более длительная, поэтому марсиане намного обогнали землян, а искусственное орошение является главным приоритетом их цивилизации. Лоуэлл рассчитал, что потемнение линий каналов при наступлении марсианской весны идёт быстрее, чем если бы вода текла естественным образом; он считал это важнейшим доказательством разумной жизни на Марсе и искусственной природы его каналов.
Несостоятельность теории марсианских каналов сейчас всем понятна. На Марсе нет высокоразвитой цивилизации и с большой вероятностью нет и никогда не было жизни… Сами же каналы были, скорее всего, обманом зрения, вызванном попыткой глаза хоть что-то рассмотреть на крохотном (даже в крупный инструмент) диске планеты. Недаром их рисунок разные наблюдатели видели по-разному, а на фотографиях и вовсе их не удавалось запечатлеть. Однако благодаря книгам Лоуэлла множество людей увлеклись астрономией и заинтересовались исследованиями Марса. Не исключено, что без этих книг не было бы и многочисленных фантастических романов о Марсе и марсианах – начиная с «Войны миров» Герберта Уэллса, которые, в свою очередь, будили воображение детей и молодых людей, становившихся в дальнейшем инженерами и конструкторами первых ракет…
В 1910 году Лоуэлл объявил, что рассчитал положение «Планеты Икс» и начал её фотографический поиск. Он даже утверждал, что девятой планете требуется 282 земных года для оборота вокруг Солнца, а в телескоп она будет видна как тусклое светило 12-й или 13-й звёздной величины.
Как стало ясно только в конце XX в., гипотеза о «Планете Икс» тоже была неверна.
Данные, полученные в 1989 году «Вояджером-2», показали, что масса Нептуна на 0,5 % меньше, чем думали астрономы. Казалось бы, немного, но когда Майлс Стендиш пересчитал гравитационное воздействие Нептуна на Уран заново, то неправильности в орбите Урана исчезли, а с ними – и надобность в Планете Икс12…
Но, как часто бывает в науке, идя по ложному следу, ученые совершили настоящее открытие. По чистой случайности в районе, предсказанном Лоуэллом, оказалось новое тело Солнечной системы, которое сначала считалось планетой, а теперь считается первым представителем класса карликовых планет. Период обращения этого тела вокруг Солнца оказался короче, но довольно близким к предсказанному Лоуэллом – 248,9 года. А вот блеск был почти на две величины слабее, и постепенно стало ясно, что и масса его очень незначительна. Речь, конечно, идет о Плутоне. По счастливому совпадению он был открыт именно на Лоуэлловской обсерватории, в 1930 году, через 14 лет после смерти Лоуэлла.
Снимки, на которых был открыт Плутон
На самом деле, еще 19 марта и 7 апреля 1915 года в обсерватории Лоуэлла были получены два слабых изображения Плутона, однако он на них не был опознан.
Плутон могли открыть и на обсерватории Маунт-Вильсон в 1919 году. В тот год Милтон Хьюмасон по поручению Уильяма Пикеринга проводил поиски девятой планеты, и Плутон попал на 4 фотопластинки. Но при их анализе внимательно просматривались только близкие к эклиптике области, а Плутон оказался слишком далёк от неё. Кроме того, он терялся среди множества звёзд и, по некоторым данным, его изображение на некоторых снимках совпало с небольшим браком эмульсии или частично наложилось на звезду.
А честь открытия Плутона в 1930-м принадлежит Клайду Томбо (1906–1997) – человеку, чья судьба тоже достойна отдельного упоминания.
Он родился в семье бедного фермера-арендатора. В 12-летнем возрасте Клайд впервые посмотрел в небольшой телескоп на Луну и с этого момента «заболел» астрономией. Когда Клайд окончил среднюю школу, его одноклассники записали в книгу выпускников пророческую фразу: «Он откроет новый мир».
Но дальнейшая учёба для юноши оказалась невозможной – родители не могли оплатить ее.
Клайд Томбо
Он принял решение изучать астрономию самостоятельно и собственноручно сделать телескоп. В этом предприятии он потерпел сначала несколько неудач – заготовки зеркал портились даже от неподходящей температуры в помещении! Для соблюдения температурного режима при обработке зеркала рефлектора, Томбо выкопал погреб, и в нём обрабатывал стеклянные диски для своего 9-дюймового рефлектора. Он решился послать свои рисунки лунных кратеров, спутников Юпитера, поверхности Марса в Лоуэлловскую обсерваторию. Там они были высоко оценены специалистами.
В конце 1928 года директор Лоуэлловской обсерватории доктор Слайфер (1875–1969) прислал Клайду письмо с приглашением на работу. Он был зачислен в штат в качестве лаборанта-фотографа.
В начале апреля 1929 года Клайд, работавший на 13-дюймовом астрографе, начал съемку звёзд в созвездии Близнецы, где по вычислениям Лоуэлла должна была находиться «Планета Икс». Для поиска неизвестной планеты он сравнивал снимки одного и того же участка неба с интервалом 2–3 ночи на блинк-компараторе – приборе, дающем возможность увидеть перемещение объекта путем быстрого перевода взгляда с одного снимка на другой. Работать приходилось по 14 часов в сутки.
В ходе выполнения этой программы Клайд Томбо обнаружил новую комету, сотни новых астероидов, много переменных звёзд; провел исследование по пространственному распределению галактик.
18 февраля 1930 года, анализируя фотопластинки, он увидел, что вблизи звезды Дельта Близнецов одна из слабых точек «запрыгала» – это был Плутон.
Имя новой планете выбрали в том числе и потому, что первые две его буквы совпадают с инициалами Персиваля Лоуэлла.
В 1932 году, уже после своего открытия, Клайд Томбо поступил в Канзасский университет, который окончил в 1936 г. Продолжал работать в Лоуэлловской обсерватории до 1943 г. Далее преподавал в Аризонском колледже во Флагстаффе, в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, работал в Абердинской баллистической лаборатории в Лас-Крусесе (штат Нью-Мексико), с 1955 г. – также в университете штата Нью-Мексико (с 1965 – профессор, с 1973 – почётный профессор).
За открытие Плутона Клайд Томбо был удостоен специальной медали с изображением Уильяма Гершеля. Кроме того, за вклад в астрономическую науку был удостоен медали им. X. Джэксон-Гуилт Лондонского королевского астрономического общества (1931) и других наград.
Так судьба соединила в одном открытии богатого бизнесмена и паренька из бедной семьи, одинаково увлеченных астрономией.
Ücretsiz ön izlemeyi tamamladınız.
