Разбегание "огненных колес"

С самого начала для исследования загадочных туманностей стали широко использовать спектроскопы. Как вполне обоснованно полагали астрофизики, спектры этих структур должны были, по крайней мере в принципе, показать их природу. Но вместе с тем весьма интересным представлялось также изучение динамики туманностей. Еще задолго до того, как была выяснена истинная природа этих объектов, предпринимались попытки измерить доплеровские смещения линий в их спектрах. Так, Слайфер начал эти измерения еще в 1910 г. и за последующие 15 лет определил лучевые скорости более 50 туманностей. Затем, когда уже стало известно о внегалактической природе туманностей, удалось убедительно установить, что они обладают относительно высокими лучевыми скоростями, достигающими 100 км с. Первоначально ученые лишь догадывались о существовании некой связи между лучевыми скоростями туманностей и расстояниями до них; точные значения этих величин были известны лишь для очень немногих объектов, и поэтому подобные догадки не находили надежного подтверждения. Однако со временем ситуация изменилась. Решающую роль здесь сыграло 25-метровое зеркало Хукера. Этот инструмент способствовал более глубокому проникновению во Вселенную и тем самым обеспечил возможность изучать удаленные галактики. По спектральным линиям на длине волны порядка 2,5 мм, полученным для объектов 18-й звездной^еличины при продолжительности экспозиции до 100 ч, можно было судить об отдельных свойствах объектов, находящихся на больших расстояниях, и установить достаточно точные значения их лучевых скоростей. Необычным выглядело то, что лучевые скорости всех объектов в среднем оказались направленными в одну сторону: галактики удалялись от нас.

Увеличение точности в определении расстояний открыло возможность более надежно исследовать зависимость между скоростями и расстояниями, которая теперь уже рассматривалась как вполне вероятная. Результат оказался поистине сенсационным: Хьюмасон установил, что лучевые скорости галактик пропорциональны расстояниям до них. Это означало, что все галактики в среднем удаляются от нас, причем с тем большими скоростями, чем дальше они находятся. Скорость этого так называемого "разбегания" галактик возрастает на 558 км/с на каждый миллион парсек. Эти первые оценки, сделанные Хабблом и Хьюмасоном в 1929 г., были еще весьма неточны. Согласно современным данным, "постоянная разбегания", или, как ее называют, "постоянная Хаббла", составляет 60 км/с на 1 Мпс.

Итак, галактики непрерывно удаляются друг от друга. Однако это явление разбегания галактик отнюдь не означает, что наша звездная система находится в центре мира. Более того, наблюдатель, находящийся в любой другой звездной системе, точно так же может обнаружить, что галактики разбегаются. Проиллюстрировать этот, казалось бы, столь непонятный эффект можно на таком примере: допустим, "галактики" в виде точек расположены на поверхности огромного мыльного пузыря, который все время раздувается и поэтому диаметр его увеличивается. Вследствие этого все точки поверхности пузыря непрерывно удаляются друг от друга, и в какой бы из них ни находился наблюдатель, он всегда будет ощущать себя в центре этого "разбегания".

Зависимость скорости убегания галактик от расстояния до них. Слева представлены их спектры в сравнении с эталонными спектрами. Стрелками показана величина красного смещения спектральной линии, которая характеризует скорость убегания

За сравнительно короткий период - с момента начала в 1923 г. исследований внегалактических объектов и до середины 50-х годов - астрономам удалось собрать огромное количество фактов, которые могли быть правильно осмыслены лишь в тесном контакте с представителями других наук. Основной интерес вызывали следующие вопросы: что такое вообще галактики, каковы их свойства, каким образом они становятся теми самыми объектами, которые мы наблюдаем сегодня? Процесс "разбегания галактик" заставил ученых задуматься над фундаментальной проблемой: а что же представляет собой Вселенная в целом? При этом оказалось, что эти вопросы невозможно решать отдельно друг от друга. Так, развитие звезд тесно связано с их положением как "членов" звездных систем, которые в свою очередь можно рассматривать в качестве элементарных "блоков", из которых строится Вселенная.