Александр Шаров - Человек, открывший взрыв Вселенной. Жизнь и труд Эдвина Хаббла

• Название: Человек, открывший взрыв Вселенной. Жизнь и труд Эдвина Хаббла
• Автор: Александр Шаров
• Издательство: Наука
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1989
• ISBN: 5-02-014076-7

Описание жизни и деятельности великого ученого нашего столетия  Эдвина-Пауэла Хаббла (1889—1953), автора замечательных открытий, определивших лицо современной астрономии. Его исследования утвердили концепцию островной Вселенной, состоящей из звездных систем-галактик, подобных Галактике, в которой мы живем. Главным достижением Хаббла явилось открытие закона красного смещения линий в спектрах далеких галактик, свидетельствующего о расширении Вселенной. Рассказывается также об исследованиях, продолживших дело Хаббла: о теории горячей Вселенной, о физике процессов в расширяющейся Вселенной, открытии реликтового излучения, о замыслах новых наблюдений для уточнения картины строения и эволюции Вселенной.

При написании биографии ученого использовался ряд материалов, никогда ранее не публиковавшихся.

---

Одной из важнейших задач наблюдательной космологии является определение полной средней плотности вещества во Вселенной. Как уже упоминалось, задача эта весьма осложнена присутствием во Вселенной труднонаблюдаемых форм вещества — «скрытой массы».

Еще в пятидесятые годы астрономы полагали, что практически все вещество Вселенной находится в светящихся галактиках. Тогда задача определения усредненной плотности вещества может быть решена следующим образом. В достаточно большом объеме пространства подсчитывается общее число галактик. Умножая среднюю массу галактики на их полное число, находят полную массу вещества внутри данного объема. Деление массы на объем дает среднюю плотность вещества. Надежное определение средней плотности вещества, входящего в галактики, было выполнено подобным методом в 1958 г. голландским астрономом Я. Оортом. Полученное им значение составляет ρ1 = 2∙10-31 г/см3, если считать, что постоянная Хаббла равна 75 км/(с∙Мпк).

Это значение плотности в 50 раз меньше, чем критическое значение, отделяющее случай вечно расширяющейся бесконечной Вселенной от случая замкнутой в пространстве Вселенной, в которой расширение в будущем сменится сжатием.

Дальнейшие исследования ничего существенного в оценке Оорта для вещества, входящего в светящиеся галактики, не внесли. Однако выяснилось, что вокруг видимых, очерченных светящимися звездами тел галактик имеются обширные массивные короны из невидимой нами материи. Она проявляется своим тяготением. Тяготение невидимых корон влияет на движение отдельных облаков газа, находящихся далеко за границей светящейся галактики, и на движение спутников — карликовых галактик. Вероятно, полная масса невидимых корон во много раз больше, чем масса видимых галактик.

Наличие «скрытой массы» проявляется и при исследовании скоплений галактик. Полная масса скопления, включающая и «скрытую массу» вещества между галактиками, определяется измерением его гравитационного потенциала. Потенциал может быть измерен по наблюдаемым скоростям движения отдельных галактик в скоплении и путем определения температуры горячего газа также имеющегося в скоплениях. Оказывается, что «скрытая масса» часто более чем на порядок превышает суммарную массу видимых галактик скопления.

Таким образом, учет «скрытой массы» делает полную среднюю плотность материи во Вселенной близкой к критическому значению. Превышает ли полная плотность критическое значение или нет, до сих пор неизвестно,

Неясна и физическая природа «скрытой массы». Часть ее, возможно, принадлежит слабосветящимся маломассивным звездам, практически невидимым с больших расстояний. Однако, вероятно, основная часть «скрытой массы» обусловлена большим числом элементарных частиц, очень слабо взаимодействующих с обычным веществом и поэтому проявляющих себя только тяготением. Это могут быть нейтрино (если нейтрино обладают массой покоя) или другие, похожие по своим свойствам на нейтрино частицы, оставшиеся во Вселенной с эпохи самого начала ее расширения.

Вся современная внегалактическая астрономия, самыми разными методами исследующая большую Вселенную, своими корнями восходит к работам великого Хаббла, имя и дела которого навсегда останутся в науке.

ОСНОВНЫЕ ДАТЫ ЖИЗНИ И ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Э. ХАББЛА

 1889 г., 20 ноября — Родился в Маршфилде, штат Миссури, в семье Джона Пауэла Хаббла и Вирджинии Ли Джеймс.

1897 - 1901 гг. — Начало интереса к астрономии.

1906 г. —  Окончание школы и поступление в Чикагский университет.

1910 г. — Окончание университета.

1910 - 1913 гг. — Стипендиат Родса в Колледже королевы Оксфордского университета в Англии, где изучает право.

1914 г. — Возвращение в Чикагский университет для подготовки диссертации по астрономии.

1916 г. — Публикация первой научной работы.

1917 г. — Защита диссертации на степень доктора философии.

1917 - 1919 г. — Служба в составе Американских экспедиционных сил во Франции в звании майора, командование пехотным батальоном.

1919 г. — Возвращение в США, демобилизация и начало работы на обсерватории Маунт Вилсон.

1922 г. — Основные работы по изучению диффузных туманностей в Галактике.

1922 - 1926 гг. — Разработка классификации галактик.

1923 г. — Открытие первой цефеиды в туманности Андромеды.

1924 г. — Женитьба на Грейс Бэрк.

1926 — 1929 гг. — Публикация результатов изучения туманностей Андромеды и Треугольника. Утверждение концепции островной структуры Вселенной,

1927 г. — Избрание в Национальную академию наук США.

1928 г. — Избрание .в Королевское астрономическое общество Великобритании.

1929 г. — Открытие закона красного смещения — закона Хаббла.

1931 — 1934 гг. — Подтверждение закона красного смещения (совместно с Хьюмасоном).

1932 г. — Открытие шаровых скоплений в туманности Андромеды.

1934 г. — Публикация результатов подсчетов галактик.

1935 г. — Награждение медалью Барнарда Колумбийского университета.

1935 г. — Разработка совместно с Толменом методов изучения природы красного смещения.

1936 г. — Публикация книги «Мир туманностей».

1937 г. — Публикация книги «Наблюдательный подход к космологии».

1938 г. — Награждение медалью Брюс Тихоокеанского астрономического общества.

1939 г. — Награждение медалью Франклина института Франклина.

1940 г. — Награждение медалью Королевского астрономического общества Великобритании.

1940 г. — Первое публичное выступление с призывом к поддержке Англии в войне с гитлеровской Германией.

1942 — 1945 гг. — Служба в Баллистической лаборатории Абердинского полигона.

1946 г. — Награждение «Медалью за заслуги» за выдающиеся работы по баллистике во время Второй мировой войны.

1947 г. — Избрание в Венскую академию наук.

1949 г. — Избрание во Французский институт — академию Франции.

1949 г. — Получение первых фотографий на 200 — дюймовом рефлекторе на обсерватории Маунт Паломар.

1953 г. — Публикация последней научной работы о звездах высокой светимости в галактиках — объектах Хаббла — Сендиджа (совместно с Сендиджем).

1953 г. 28 сентября — скоропостижная смерть от инсульта возле своего дома в Сан-Марино, пригороде Пасадены.

***

 Эдвин Хабол среди родных. Слева направо: родные братья Билл и Генри, двоюродная сестра Нелли Джеймс, Эдвин, двоюродные братья Вирджил и Сесил Джеймс (около 1900 г.)

Эдвин Хаббл (средний в верхнем ряду) с друзьями по Чикагскому университету (1906-1910 гг.)

Хаббл с сестрой Люси в годы первой мировой войны (около 1918 г.)

Военное удостоверение Хаббла — майора Американских экспедиционных сил в Европе

Обсерватория Маунт Вилсон. Видны башни 60- и 100-дюймовых рефлекторов

Хаббл на обсерватории Маунт Вилсон в 1923 г., когда он начинал изучение туманности Андромеды

100-дюймовый рефлектор обсерватории Маунт Вилсон

Хаббл у 100-дюймового рефлектора (1923 г.)

Дом Хаббла в Сан Марино, Калифорния

Супруга Хаббла миссис Грейс Хаббл (1931 г.)

Э. Хаббл п Р. Толмен у макета 200-дюймового рефлектора (1931 г.) — неосуществленный вариант

Хаббл в конце 30-х годов

Э. Хаббл и английский астроном Д. Джинс на наблюдательной площадке 100-дюймового рефлектора (около 1931 г.)

Эдвин Хаббл, Уолт Дисней (слева) и Джулиан Сорел Хаксли (справа), биолог, брат писателя Олдоса Хаксли (1940 г.)

Хаббл у сверхзвуковой испытательной установки на Абердинском полигоне. Снимок сделан 8 мая 1945 г.

Хаббл на отдыхе в Колорадо

Хаббл у 48-дюймовой камеры Шмидта на Маунт Паломар

БИБЛИОГРАФИЯ ОПУБЛИКОВАННЫХ ТРУДОВ Э. ХАББЛА

В библиографии и списке использованной литературы для известных и часто повторяющихся периодических изданий приняты следующие сокращенные обозначения: AJ — Astronomical Journal, ApJ — Astrophysical Journal, JHA — Journal for History of Astronomy, MN - Monthly Notices of the Royal Astronomical Societl, PAAS — Publications of the American Astronomical Society, PASP — Publications of the Astronomical Society of the Pacific, PNAS — Proceedings of the National Academy of Science, PA - Popular Astronomy, ST — Sky and Telescope.

Работы Хаббла выходили не только в форме журнальных статей; обычно обсерватория Маунт Вилсон и Маунт Паломар дублировала их в виде указанных также в библиографии оттисков - Communications, Contributions, Reprints. Их сокращенные обозначения: MtW Comm, MtW Contr и MtW Repr. В ряде случаев статьи Хаббла, особенно научно-популярные, публиковались в нескольких журналах. Иногда под одинаковым названием имеются и близкие по содержанию, но различающиеся по объему работы. В библиографическом списке для экономии места работы с одинаковым названием, опубликованные в данном году, упоминаются лишь однажды, но при этом приводятся все ссылки. Ряд изданий оказался нам недоступным и сведения о них даются без проверки, по списку Мейола, приложенному к его биографии Хаббла.