Эдвин Хаббл
Эдвин Пауэлл Хаббл (1889-1953), американский астроном, совершивший два из самых значимых открытий в истории науки: доказал существование галактик за пределами Млечного Пути и установил, что Вселенная расширяется. Его работы превратили космологию из философской дисциплины в точную науку, основанную на наблюдениях.
Детство и семья
Эдвин Хаббл родился 20 ноября 1889 года в Маршфилде, штат Миссури. Отец, Джон Пауэлл Хаббл, работал управляющим страховой компании; мать, Вирджиния Лии Джеймс, воспитывала восьмерых детей. Семья жила скромно, но в ней ценили образование и книги. Маленький Эдвин зачитывался фантастическими романами Жюля Верна и с детства мечтал об исследовании неизведанного.
В 1900 году семья переехала в Уитон, штат Иллинойс, пригород Чикаго. Здесь прошли школьные годы Хаббла. Он выделялся не только успехами в учёбе: на школьных соревнованиях по лёгкой атлетике семь раз подряд становился победителем, а в прыжках в высоту установил рекорд штата среди старшеклассников. Разносторонняя натура сочеталась с природной любознательностью: дед по матери ещё в детстве показал Эдвину ночное небо в телескоп, и тот запомнил этот момент на всю жизнь.
Образование: от права к звёздам
В 1906 году, в шестнадцать лет, Хаббл поступил в Чикагский университет по стипендии. Там он изучал математику, астрономию и философию, получив степень бакалавра в 1910 году. Параллельно увлёкся боксом: тренер видел в нём потенциал чемпиона и предлагал перейти в профессиональный спорт. Хаббл отказался.
В 1910 году он выиграл стипендию Родса и отправился в Куинз-колледж Оксфордского университета. По настоянию умирающего отца вместо астрономии взялся за юриспруденцию. Три года в Оксфорде не прошли зря: Хаббл изучил международное право, увлёкся литературой и испанским языком, вернулся домой с дипломом магистра. Однако призвание брало своё. После смерти отца в 1913 году он оставил юридическую практику и стал преподавать физику, испанский и математику в школе Нью-Олбани (Индиана), накапливая средства на продолжение учёбы.
В 1914 году Хаббл поступил в Йеркскую обсерваторию Чикагского университета, где занялся систематическим изучением туманностей. В 1917 году он защитил докторскую диссертацию «Фотографические исследования слабых туманностей». В тот же год директор Маунт-Вилсоновской обсерватории Джордж Хейл предложил ему место, однако США вступили в Первую мировую войну, и Хаббл ушёл добровольцем.
Маунт-Вилсон и начало великих открытий
Вернувшись из армии в 1919 году в звании майора, Хаббл приступил к работе в Маунт-Вилсоновской обсерватории в Калифорнии. В его распоряжении оказался крупнейший на тот момент в мире телескоп «Хукер» с зеркалом диаметром 100 дюймов (2,5 метра). Именно это сочетание блестящего аналитического ума и мощнейшего инструмента эпохи позволило совершить переворот в понимании Вселенной.
В то время в научном сообществе кипели споры. В 1920 году состоялась знаменитая «Великая дискуссия» между астрономами Харлоу Шепли и Гебером Кёртисом: является ли Млечный Путь единственной галактикой или существуют другие звёздные системы за его пределами? Большинство учёных склонялись к первому варианту. Хаббл готовился дать ответ наблюдениями, а не спорами.
Доказательство других галактик
В 1922-1923 годах Хаббл сосредоточился на изучении туманности Андромеды (M31) и туманности Треугольника (M33), которые тогда считались газовыми облаками внутри Млечного Пути. На снимках, сделанных через телескоп «Хукер», он обнаружил переменные звёзды особого типа: цефеиды. Эти звёзды пульсируют с периодичностью, напрямую связанной с их светимостью: чем дольше цикл пульсации, тем ярче звезда. Это свойство, открытое Генриеттой Суон Ливитт в 1908-1912 годах, позволяло точно измерять расстояния до объектов в космосе.
Применив метод цефеид, Хаббл подсчитал: туманность Андромеды находится примерно в 900 000 световых лет от Земли (современные данные дают около 2,5 млн световых лет). Это расстояние в разы превышало размеры Млечного Пути, что могло означать только одно: перед ним отдельная звёздная система, гигантская галактика за пределами нашей. 23 ноября 1924 года результаты появились в «Нью-Йорк таймс», а 1 января 1925 года Хаббл представил открытие на заседании Американского астрономического общества. Научный мир признал: Вселенная неизмеримо больше, чем думали прежде. Млечный Путь оказался лишь одной из бесчисленных галактик.
Закон Хаббла и расширяющаяся Вселенная
Следующий шаг оказался ещё смелее. С конца 1910-х годов астроном Весто Слайфер накапливал данные о красном смещении спектров спиральных туманностей: большинство из них удалялось от Земли с огромными скоростями. Хаббл вместе с коллегой Милтоном Хьюмасоном систематизировал эти наблюдения и совместил их с собственными измерениями расстояний до 46 галактик.
В 1929 году он опубликовал статью «Связь между расстоянием и лучевой скоростью среди внегалактических туманностей», в которой сформулировал закономерность: чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется. Скорость удаления и расстояние связаны простым соотношением, впоследствии названным законом Хаббла. Хаббл оценил константу пропорциональности (постоянную Хаббла) в 500 км/с на мегапарсек. Современные измерения дают значение около 68-74 км/с/Мпк: первоначальная оценка оказалась завышенной из-за ошибок в калибровке расстояний, но сам принцип был сформулирован верно.
Этот результат стал прямым подтверждением уравнений общей теории относительности Эйнштейна, предсказывавших нестатичную Вселенную. Сам Эйнштейн в 1931 году приехал в Маунт-Вилсон, лично поблагодарил Хаббла и признал, что введённая им «космологическая константа» (искусственный поправочный член для сохранения идеи статичной Вселенной) была ошибкой. Открытие Хаббла дало толчок к разработке теории Большого взрыва, ставшей фундаментом современной космологии.
Классификация галактик
Параллельно с исследованием расширения Вселенной Хаббл разработал систему морфологической классификации галактик, известную сегодня как последовательность Хаббла. Он разделил галактики на два основных класса: эллиптические (от почти круглых E0 до сильно вытянутых E7) и спиральные, среди которых выделил нормальные и с перемычкой (баром). Особняком стояли неправильные галактики. Классификация, опубликованная в 1926 году и детально описанная в книге «Царство туманностей» (1936), с тех пор применяется в астрономии повсеместно. Её образное изображение в виде вилки или камертона принято называть диаграммой Хаббла.
Помимо этого, Хаббл уточнил критерии разграничения туманностей разного типа, разработал количественные методы описания формы галактик и предложил единую терминологию, которой пользуются астрономы по сей день. Книга «Наблюдательный подход к космологии» (1936) обобщила его взгляды на крупномасштабную структуру Вселенной.
Личная жизнь
26 февраля 1924 года Хаббл женился на Грейс Лилиан Бёрк (1889-1980). Грейс была вдовой, образованной и светской женщиной; брак оказался счастливым и продолжался до смерти астронома. Детей у них не было. Грейс оставалась верной хранительницей его наследия: после её смерти в 1980 году обширный архив бумаг Хаббла поступил в библиотеку Хантингтон в Сан-Марино (Калифорния).
Хаббл был натурой противоречивой. Коллеги отмечали его интеллектуальную мощь и уверенность в себе, граничившую с самонадеянностью. Он любил охоту, рыбалку и долгие прогулки по горам. Увлечение боксом сохранялось долгие годы: в университете он чуть не стал профессиональным спортсменом. В научном сообществе его порой упрекали в нежелании делить лавры: роль Слайфера и Хьюмасона в открытии расширения Вселенной Хаббл признавал неохотно, а вопрос о приоритете Жоржа Леметра, опубликовавшего аналогичный вывод на два года раньше (1927), стал предметом споров уже после смерти обоих учёных.
Признание и награды
При жизни Хаббл удостоился высших научных наград своего времени. В 1924 году он получил премию Ньюкомба-Кливленда от Американской ассоциации содействия развитию науки. В 1935 году Национальная академия наук США присудила ему медаль Барнарда за выдающийся вклад в науку. В 1938 году последовала медаль Брюса, в 1939-м медаль Франклина, а в 1940 году Королевское астрономическое общество Великобритании вручило ему Золотую медаль, высшую награду британских астрономов.
Хаббл дважды служил в армии. Во время Первой мировой войны он дослужился до майора, во Второй мировой войне руководил Отделом внешней баллистики на Абердинском полигоне в Мэриленде; за эту работу в 1946 году он был награждён Медалью «Легион почёта». Членом Национальной академии наук США он стал в 1927 году, в 1929-м вошёл в Американское философское общество.
Всю жизнь Хаббл добивался, чтобы Нобелевский комитет признал астрономию частью физики и открыл астрономам доступ к премии. Пока он был жив, этого не случилось: в 1953 году комитет наконец изменил правила, однако Хаббл скончался 28 сентября того же года, так и не узнав об этом решении. Нобелевская премия не присуждается посмертно.
Последние годы и смерть
В 1948 году Хаббл впервые воспользовался новейшим 200-дюймовым телескопом Хейла на Паломарской обсерватории в Калифорнии: он был выбран для первых наблюдений как самый авторитетный действующий астроном страны. Работа продолжалась до последних лет жизни.
В июле 1949 года, находясь на отдыхе в Колорадо, Хаббл перенёс сердечный приступ. Врачи предписали строгую диету и режим, однако полностью он так и не восстановился. Тем не менее продолжал работать в обсерватории, планировал новые программы наблюдений. 28 сентября 1953 года Эдвин Хаббл скончался в Сан-Марино (Калифорния) от церебрального тромбоза, то есть закупорки мозговых сосудов. Ему было 63 года. Согласно его пожеланию, официальных похорон не проводилось; место захоронения до сих пор неизвестно.
Наследие
Масштаб открытий Хаббла трудно переоценить. До него человечество не знало, что Вселенная содержит более ста миллиардов галактик и непрерывно расширяется. Два его главных открытия кардинально изменили картину мира: первое показало бесконечное разнообразие космоса, второе дало науке ключ к пониманию происхождения и судьбы Вселенной.
В 1990 году NASA и Европейское космическое агентство запустили на орбиту космический телескоп, названный в его честь. Телескоп «Хаббл» за десятилетия работы передал сотни тысяч снимков глубокого космоса, уточнил значение постоянной Хаббла и открыл явления, о которых сам астроном не мог догадываться. Кратер на Луне, астероид 2069 Хаббл, средняя школа в Уитоне, участок автострады I-44 в Миссури, планетарий в Бруклине: всё это носит его имя. В 2003 году он посмертно включён в Зал знаменитостей Миссури, в 2008 году американская почта выпустила марку с портретом Хаббла и подписью «Пионер далёких звёзд».