Превел от руски: Никола Николов
През 1921 г. известният холандски астроном Якоб Каптейн посетил в Бон своя приятел астрометрист и изследовател на звездни купове Ф. Кюстнер и споделил с него своите съображения за строежа на нашата звездна система – Млечния път. На Кюстнер тези съображения се сторили твърде хипотетични и той попитал Каптейн дали не е още рано да прибягва до умозрителни заключения и не е ли по-добре да почака, докато се насъберат повече наблюдателни данни. Реакцията, която последвала, Кюстнер запомнил завинаги, Каптейн се разярил, тропнал с крак н изкрещял: «Аз не мога да чакам! Искам сега да знам това!» Схемата на строежа на Млечния път, предложена от Каптейн, представлявала двойно изпъкнала леща с диаметър около 20 000 пс, от центъра, на която на разстояние, равно само на 650 пс, се намира Слънцето. Последната работа на Каптейн, в която той отстоявал тази схема, излязла през 1922 г. През същата година той умрял, убеден в своята правота. А прав се оказал Шепли, с който Каптейн водил ожесточени спорове. . . Нищо не може да се сравни с трагедията на учен, който след десетилетия неукротим стремеж за знания най-накрая създава цялостна картина на мирозданието, но веднага забелязва появяването на друго, различно гледище и вижда, че то печели все повече нови привърженици. Да си спомним за Лоренц, който съжалявал, че не е умрял преди появяването на квантовата механика. Но такава е съдбата на всяко конкретно постижение в науката, на всеки учен. Минават пет, десет години и неговата работа продължава да бъде интересна в най-добрия случай само за историците на науката, а от нейния прах израства ново знание. Средното време на живот на една добра научна статия, през което тя се цитира в литературата, е около десет години. В научните списания сега няма да намерите цитати на Нютон или Лаплас, а само в историческите обзори. Рядко вече се срещат имената и на Каптейн, и на Шепли. Техните работи останаха като зазидани тухли в здание, което на никой не е съдено да види завършено. . .
«Вселената на Каптейн» била построена от него по принцип по същия начин, както и «вселената на Хершел», на която тя и прилича. Този начин се състои в преброяване на звездите в различни посоки и определяне с тяхна помощна пространствената плътност на звездите на различни разстояния от Слънцето. За разлика от Хершел Каптейн държал сметка, че звездите могат да имат различна светимост. Разстоянията, които били много неточни, той намирал по статистическа връзка между паралакса, видимата величина и собственото движение. За определяне на тези характеристики през 1906 г. Каптейн предложил плана за «избраните области» — колективни изследвания на астрономи от много страни на всевъзможни характеристики на всички звезди, попадащи в 206 области от небето, равномерно разпределени по него. Този план в много отношения е изпреварил времето си и досега все още не е изпълнен изцяло. Преброяванията на Каптейн показали, че броят на звездите в единица обем намалява с отдалечаване от Слънцето. Сега ние знаем, че за това е виновно поглъщането на светлината.
Както често се случва, между многото противоречиви мнения, изказвани много преди окончателното възтържествуване на истината, има и вярно. И Харлоу Шепли е имал свои предтечи. Още Джон Хершел, син на бележития английски астроном и изследовател на южното небе, 80 години преди Шепли обърна внимание, че почти всички кълбовидни купове са събрани в едната половина на небето. През 1909 — 1917 г. Болин, Хинк и Херцшпрунг отбелязваха съсредоточаването на кълбовидните купове в съзвездието Стрелец, а Перин посочваше, че в същатa посока има много ярки облаци от Млечния път и това едва ли може да бъде случайно съвпадение. Сражението обаче бе спечелено от Шепли и галактоцентричната революция с право се свързва с неговото име.
В серия свои работи от 1916— 1919 г. Шепли дойде до заключението, че намиращият се в посока на съзвездието Стрелец център на системата от кълбовидни звездни купове е същевременно и център на цялата система на Млечния път. Шепли бил убеден в това поради симетричното разпределение на куповете около равнината на Млечния път и факта, че центърът на куповете е в същата равнина. Концентрирането на кълбовидните купове в Стрелец (където на 2% от цялата площ на небесната сфера се намира една трета от всички купове) Шепли обяснявал с повишаване на пространствената плътност на куповете при приближаване към центъра на системата и с това, че Слънцето се намира много далеч от този център. А колко далеч именно? На този въпрос отговор дали цефеидите.
Сега знаем, че променливите звезди с период от 2 до 30 денонощия в кълбовидните купове не са цефеиди или по-точно те са особена разновидност на цефеидите. Шепли обаче приложил към тях зависимостта период — светимост и намерил, че светимостта на променливите звезди от типа RR от Лира във всички купове е еднаква и е около 0m. Като се знае това, той могъл да камери разстоянията до десетина купа. След това той забелязал, че разликата между видимите величини на звездите от типа RR от Лира и на най-ярките червени звезди в кълбовидните купове се изменя малко от куп в куп и е средно 1m, 5 — 0m,0. Сега вече било достатъчно да се измери звездната величина на най-ярките звезди в един кълбовиден куп, за да се определи разстоянието до него. По този начин Шепли определил положението в пространството на около седемдесет кълбовидни купа. Тези разстояния изглеждали огромни; и най-близкият кълбовиден куп се намирал много по-далеч от най-далечния разсеян куп. Оказало се, че до центъра на системата от кълбовидни купове, т. е. до центъра на системата Млечен път, има 50 000 светлинни години. Слънцето се оказало не в центъра на мирозданието, а в неговите далечни краища, а пък размерите на нашата звездна система се удесеторили!
Цефеидите от кълбовидните купове имат друг произход, друга маса, и друга светимост, различни от тези на класическите цефеиди от галактичното поле или от разсеяните звездни купове; сега ние знаем, че те са по-слаби с около 1m,5. Но приблизително е толкова сбъркал Шепли при оценката на светимостта на класическите цефеиди, като я занижил, така че приетите от него светимости на цефеидите от кълбовидните купове и на звездите от типа RR от Лира са грешни с не повече от 0m,5. Това съвпадение дълго време замаскирвало грешката в нул-пункта на зависимостта период — светимост. Като получавал всеки път за светимостта на звездите RR от Лира светимост 0m,0, един изследовател стигнал до извода, че нул-пунктът на Шепли е добър и получените с него светимости на цефеидите са верни. Съществуването на два вида цефеиди било доказано едва след работите на Бааде и на Б. В. Кукаркин от 1944 — 1952 г.
Каптейн и Ван Рейн излязоха против Шепли, като се опитваха да докажат именно, че звездите от типа RR от Лира са много по-слаби, отколкото мисли Шепли. А още преди това, на 26 април 1920 г., в Националната академия на науките във Вашингтон се състоя диспут, който в историята на астрономията е известен като «големия спор» между Харлоу Шепли и Хибър Къртис..
И двете страни бяха съгласни, че характеристиките (и предимно светимостите) на звездите от един и същи клас са еднакви навсякъде във Вселената. (Обаче кои звезди можем да смятаме, че спадат към един и същи клас? Отразяват ли се върху светимостите някои различия в характеристиките на цефеидите в различните галактики? Отговорът на въпроси от този характер не е известен и досега и той може да се получи само от подробни точни изследвания.) В първата част на диспута в центъра на вниманието стояла оценката на разстоянието до най-добре изучения кълбовиден звезден куп М. 13 в съзвездието Херкулес. Шепли намирал за това разстояние 36 000 светлинни години, а Къртис смятал, че той е десет пъти по-близо. Тогава обаче светимостта на цефеидите трябва да бъде средно 3m. Това обаче не смущавало Къртис, който смятал, че «наличните наблюдателни данни едва ли говорят за съществуването на зависимост период — светимост за галактичните цефеиди». Най-ярките червени звезди в кълбовидните купове Къртис вземал за джуджета от главната последователност, а не за гиганти, каквито са те в действителност.
Между аргументите на Шепли освен данните за цефеидите стояли и радиалните скорости на кълбовидните купове, които са от порядъка на 150 — 200 км/с. Ако се приеме, което е естествено, че средната скорост в перпендикулярно направление на зрителния лъч е същата, каквато и в негово направление, то при разстояние от 3600 светлинни години най-ярките кълбовидни звездни купове трябва да имат собствено движение от порядъка на 0″,4 за година, което е една напълно забележима величина. То обаче в действителност е много малко. Това, че Шепли бил прав, стана очевидно едва след като бе открито въртенето на Галактиката, макар че поради пренебрегването на поглъщането на светлината получените от Шепли разстояния са два-три пъти завишени. Къртис обаче се оказа прав във втората част на спора, за която ще стане дума по-нататък.
През 1925 г. Стрьомгрен установи окончателно странната асиметрия в посоката на движението на кълбовидните купове: всички те са насочени към една област на Млечния път, като при това скоростите им са много големи — от порядъка на 200 км/с. Една малка част от звездите притежава също такава асиметрия в движенията и големи скорости. Една година по-късно Б. Линдблад обясни това, като посочи, че обектите с големи скорости образуват почти сферична (по-точно — елипсоидална) система, а повечето от звездите в околностите на Слънцето, както и то самото, а също и разсеяните звездни купове влизат в плоска система, чиито членове обикалят с голяма скорост около центъра на Галактиката. Обратно на това системата от кълбовидни купове обикаля около този център много бавно, с което именно се обяснява голямата скорост на членовете от сферичната система по отношение на Слънцето. Ясно е, че посоката на векторите на скоростите на членовете на тази група трябва да бъде перпендикулярна на посоката към центъра на Галактиката, и наистина така получената посока към центъра съвпадаше с разлика от само няколко градуса с положението на центъра на системата от кълбовидни купове, определено от Шепли.
Въртенето на Галактиката бе окончателно доказано през 1927 г. от Ян Оорт, който е чуждестранен член на Академията на науките на СССР. Той разгледа влиянието, което въртенето на Галактиката оказва върху собствените движения и върху радиалните скорости на звездите, при две предположения за характера на това въртене — като твърдо тяло и при съблюдаване законите на Кеплер. В първия случай на «твърдотелно» въртене, който би могъл да бъде в сила при равномерно разпределение на веществото в Галактиката, тя би се въртяла като една грамофонна плоча, така че взаимните разстояния между всички нейни точки биха се запазвали неизменни. Ако обаче значителна част от масата на Галактиката е съсредоточена в нейния център, то въртенето на звездите около него би напомняло обикалянето на планетите около Слънцето и би трябвало да се подчинява на законите на Кеплер; линейните скорости на звездите трябва да намаляват пропорционално на корен квадратен от разстоянието до центъра. Това различие в скоростите на въртене може да се открие, като се определят радиалните скорости на звездите в различни посоки от Слънцето. Радиалните скорости ще бъдат средно равни на нула в четири посоки: в посока към центъра и към антицентъра (понеже проекцията на скоростта върху зрителния лъч е равна на нула) и в двете перпендикулярни на това направление посоки (понеже скоростите, с които обикалят около центъра звездите, намиращи се на еднакво разстояние от центъра на Галактиката, са еднакви). В две посоки (сключващи ъгъл 45° с предишните) проекцията на средната скорост върху зрителния лъч ще бъде максимална и насочена към Слънцето, а в двете перпендикулярни на тях — в противоположна посока. Следователно кривата, изразяваща зависимостта на радиалната скорост от посоката (галактичната дължина), трябва да покаже двойна вълна — тя е с два максимума и два минимума. Оорт получи, че тази зависимост за звездите, лежащи в равнината на Галактиката, трябва да се изразява с формулата
Vr = Arsin2l,
където r е разстоянието на звездата до Слънцето, а l — галактичната дължина, която се отчита от центъра на Галактиката. Като използвал след това радиалните скорости на звездите от класове О и В и на цефеидите, Оорт намерил, че звездите в Галактиката наистина обикалят, като се подчиняват на неговата формула и че центърът на въртене се намира в посока към съзвездието Стрелец. Оорт определил също и константата на въртенето на Галактиката, A която сега се нарича константа на Оорт. Ако тази константа е определена за някакви обекти, то формулата на Оорт дава възможност да се определи средното разстояние за някаква еднородна група от звезди.
Влиянието на галактичното въртене върху собствените движения е по-трудно да бъде забелязано; то не зависи от разстоянието до Слънцето. Като комбинирал радиалните скорости и собствените движения, Оорт можа да получи разстоянието на Слънцето до центъра на Галактиката, което при него е равно на 5100 пс. Днешните определяния дават 8000 — 10 000 пс.
Откриването на поглъщането па светлината от праховата материя, съсредоточаваща се около равнината на Галактиката, доведе до намаляване на нейните огромни размери, определени от Шепли, поради които той по едно време бе склонен да смята, че системата на Млечния път е нещо като много сгъстен куп от галактики. През 1944 г. Бааде успя да разпадне на звезди централната част на галактиката в Андромеда и намери, че това са звезди от същия тип, от каквито се състоят кълбовидните звездни купове. Той направи заключение, че разделянето на звездите и куповете от Галактиката на бързо въртящ се диск и бавно въртяща се сфероидална компонента, което бе намерено за първи път от Линдблад и Оорт, е общо правило и че звездите от тези две населения се различават и по своите физически характеристики. Основната причина за тези различия, а именно че сфероидалната система на население II се състои само от стари обекти, докато плоската система на население I включва звезди и купове от всякакви възрасти. А пък най-младите обекти се съсредоточават в спирални ръкави.
Схемата на Каптейн се оказа изцяло невярна, но нима наистина трябваше да се чака да се натрупат повече сведения? За необходимостта от чакане говорят или много тесните специалисти, или авторите на теории и концепции, които чувстват, че новите факти не се съгласуват с тях. Може би някъде дълбоко в подсъзнанието те чувстват обида, че успехът може да сполети някой друг. . . Обаче създаването на теория, която, макар и да не бъде обречена на пълно сриване, а само на съществено преустройство — при това неизбежно обречена, — е единственият път на развитие на науката. «Може би — казваше Анри Поанкаре — ние би трябвало да изоставим търсенето на решение, докато не натрупаме търпеливо данни за това. . . Но ако ние винаги бихме били така благоразумни, никога нямаше да създадем Науката и трябваше да изживеем своя кратък живот без мечти. » Единствено благодарение на нашето нетърпение ние се движим напред.
Източник: nauka.bg