Открытие Харлоу Шепли

Начиная с первых исследований структуры звездной системы, ученые заинтересовались вопросом о распределении в пространстве космических объектов: все ли объекты - независимо от их специфических свойств - имеют одинаковое распределение.

В этой связи американский астроном Харлоу Шепли (1885-1972) занялся изучением распределения шаровых звездных скоплений, где наблюдалась четко выраженная концентрация звезд в центре. Там они располагались столь плотно, что даже самые большие телескопы были не в состоянии разрешить скопления на отдельные "объекты". По краям больших шаровых скоплений насчитывалось до 70 тыс. звезд; полагают, что самые крупные скопления содержат до 50 млн. звезд.

В распределении шаровых звездных скоплений на небе наблюдалась одна весьма заметная особенность: почти треть скоплений сосредоточена в созвездии Стрельца. Однако для получения более точных представлений о распределении звездных скоплений необходимо было знать расстояние между ними.

Исследование краевых зон шаровых звездных скоплений привело к открытию целого ряда переменных звезд типа дельта Цефея (откуда они получили название "цефеиды") и RR Лиры. Еще в 1908 г. было высказано соображение, что при определении расстояний эти звезды целесообразно использовать в качестве неких эталонов. Американский астроном Генриетта Суон Ливитт (1868-1921), в начале нашего столетия исследовавшая цефеиды в Малом Магеллановом Облаке (их можно было считать находящимися на одном и том же расстоянии), установила очень интересную зависимость: чем ярче звезда, тем с большим периодом изменяется ее блеск. Позднее благодаря появлению новых материалов эту зависимость удалось сформулировать точнее: абсолютная звездная величина пропорциональна логарифму периода изменения ее блеска. Тем самым, определив период изменения блеска дельты Цефея, что было довольно легко, представлялось возможным получить информацию об ее абсолютной звездной величине.

Однако, чтобы применить данный метод для определения абсолютных расстояний, следовало где-либо, вне Магеллановых Облаков, найти переменные того же типа, расстояние до которых можно было установить также посредством измерений тригонометрических параллаксов; тем самым можно было получить калибровку зависимости период - звездная величина. После этого определение периодов становилось равносильно определению абсолютной звездной величины, т.е. такой звездной величины, которую имела бы интересующая нас звезда, если бы она находилась на расстоянии 10 пс (парсек), или 32,6 световых года. Из сравнения видимых и абсолютных звездных величин нетрудно вычислить расстояния.

Открытие Ливитт, естественно, порадовало Шепли, ибо оказалось весьма полезным при изучении распределения шаровых звездных скоплений. В результате своих исследований Шепли пришел к следующему заключению: шаровые звездные скопления встречаются во всех направлениях относительно центра Галактики; они достаточно равномерно распределены в наблюдаемой Вселенной. В отличие от данных звездной статистики, согласно которым система шаровых скоплений достигает 10 тыс. пс в длину и 2 тыс. пс в толщину, результаты Шепли гласили, что она обладает грандиозными размерами: ее диаметр составляет примерно 100 тыс. пс. Важное значение имел и другой установленный факт: ее центр находится в той области неба, которая ранее обозначалась как центр Галактики. Расстояние между центром (он же был и центром тяжести) звездного скопления и Солнцем достигает 5 тыс. пс.

Что дали эти сведения для понимания структуры нашей звездной системы? Шепли показал, что центр системы шаровых скоплений совпадает с центром Млечного Пути. Это означало, что все прежние результаты исследования звездной Вселенной касались лишь ближайшей окрестности Солнца, другими словами, изучалась только "локальная система", тогда как звездная система в целом оказалась намного больше. Прежние представления о структуре звездной системы, установленные на основе звездной статистики, канули в небытие. Хотя размеры системы шаровых скоплений, указанные Шепли, в дальнейшем подверглись существенным уточнениям, в принципе его представления подтвердились.