Докладніше про Едвіна Габбла
Відомий американський астроном Едвін Поуелл Хаббл народився 20 листопада 1889 р. у містечку Маршфілд (штат Міссурі) у заможній родині. Його батько, Джон Поуелл Хаббл, працював у страховому агентстві. Через слабке батькове здоров’я сім’я Хабблів часто переїжджала з місця на місце, зокрема деякий час Хаббли мешкали в передмісті Чикаго, а пізніше — у передмісті Луїсвілла (штат Кентуккі).
Іще в дитинстві Хаббл зацікавився астрономією. Навчаючись у школі, він проявив блискучі здібності, завдяки чому дістав стипендію для навчання у Чиказькому університеті — одному з найпрестижніших вищих навчальних закладів Америки. Закінчивши його 1910 р., Хаббл ще два роки вивчав міжнародне право в Оксфордському університеті (Англія), а 1913 р. зі ступенем бакалавра права повернувся до Луїсвілла, де в той час мешкала його родина. У 1914 р. Хаббл влаштувався на роботу в Йєркській обсерваторії (Чикаго). Навесні 1917 р. він захистив дисертацію на здобуття наукового ступеня доктора філософії (найвищий науковий ступінь у США). У той же час він дістав запрошення від директора обсерваторії Маунт-Вілсон (Південна Каліфорнія) Дж.Е. Хейла (1868—1938) працювати в цьому закладі, де був найбільший на той час у світі 2.5-м телескоп-рефлектор. Проте у зв’язку з початком першої світової війни Хаббл відхилив пропозицію Хейла й вступив добровольцем до лав американської армії. Упродовж 1917—1919 рр. він служив у складі американських експедиційних сил у Франції, маючи звання майора. Дивізія, в якій перебував Хаббл, не встигла взяти участі в бойових діях. Улітку 1919 р. учений повернувся з Європи до США, а восени того ж року був зарахований до штату обсерваторії Маунт-Вілсон. 1927 р. Хаббла обрано членом Національної академії наук США, а 1934 р. він здобув ступінь почесного доктора наук Оксфордського університету. За наукові заслуги учений був нагороджений Золотою медаллю Королівського астрономічного товариства (1940 р.). Під час другої світової війни Хаббл працював у Баллістичній лабораторії Абердинського полігону. Після війни він і далі працював в обсерваторії Маунт-Вілсон.
Дослідження Хаббла започаткували позагалактичну астрономію — галузь астрономії, котра вивчає властивості небесних тіл, розміщених за межами Галактики. Його дисертація стосувалася фотографічних досліджень слабких туманностей. Тоді туманностями називали об’єкти небесної сфери, котрі виглядали як дифузні й не розділялись на окремі зорі; до туманностей відносили й ті небесні тіла, які тепер називаються галактиками. На той час кількість виявлених туманностей сягнула майже 20000. Послуговуючись рефлектором обсерваторії Маунт-Вілсон, Хаббл сфотографував сім ділянок небесної сфери, досить віддалених від смуги Молочного Шляху. На фотознімках він виявив 512 нових туманностей, визначив їхні коорди¬нати та описав ці об’єкти, вказавши їхні форму, яскравість і розміри.
Упродовж 1923—1924 рр. Хаббл фотографував спіральну туманність у сузір’ї Андромеди (у каталозі Мессьє цей об’єкт має позначення М31, а в каталозі Дрейєра —NGC224). Для своїх спостережень Хаббл послуговувався найбільшим на той час у світі 2.5-м рефлектором обсерваторії Маунт-Вілсон. На фотознімках периферійна зона об’єкта М31 розклалась на окремі зорі. До кінця 1924 р. Хаббл виявив 36 змінних зір у цій туманності. Виявилося, що 12 із них — цефеїди (змінні зорі-надгіганти спектральних класів F і G). Відмітною рисою цефеїд є залежність періоду зміни їхнього блиску від світності. Наявність такої залежності дає змогу використовувати цефеїди для вимірювання великих космічних відстаней: за визначеним зі спостережень періодом зміни блиску цефеїди обчислюють її світність, а на основі відомого значення світності визначають відстань до зорі. Використовуючи таку методику, Хаббл оцінив, що відстань до цефеїд в об’єкті М31 (а отже, і до самого об’єкта) становить 9·105 св. років (за сучасними даними близько 2·106 св. років). Врахувавши те, що ця величина значно перевищує розміри Галактики, Хаббл дійшов висновку, що туманність Андромеди не може бути скупченням зір у нашій зоряній системі; вона є далекою зоряною системою, подібною до Галактики. Аналогічні дослідження вчений провів для туманності в сузір’ї Трикутника (об’єкт М33 або NGC598) і туманності NGC6822. На основі своїх досліджень Хаббл дійшов висновку, що ці об’єкти теж є галактиками — величезними зоряними системами, схожими на нашу. Детальніше про ці відкриття Хаббла можна прочитати в «Астрономічному календарі», 1999 р. (с. 235). Тут ще зауважимо, що на той час вияснення природи спіральних туманностей було однією з найактуальніших проблем в астрономії. Дослідження Хаббла дали змогу остаточно встановити позагалактичну природу цих об’єктів.
Хаббл вивчав склад і загальну структуру галактик, а також їхні рухи та розподіл у просторі. Він запропонував (1925 р.) першу класифікацію галактик за їхніми формами, яка стала основою сучасної класифікації цих об’єктів. За класифікацією Хаббла галактики розділяються на три морфологічних типи: еліптичні, спіральні й неправильні. У найближчих до нас галактиках учений відкрив і вивчив нові зорі, цефеїди, кульові скупчення, газові туманності, голубі й червоні надгіганти й інші об’єкти. На основі своїх досліджень Хаббл визначив відстані до цих галактик і встановив шкалу позагалактичних відстаней. Учений запропонував низку критеріїв, які дають змогу оцінювати відстані до найдальших від нас галактик за їхньою яскравістю.
Одне з найбільших досягнень Хаббла — відкриття закону, що зветься тепер його іменем (1929 р.). Учений зіставив променеві швидкості галактик, які виміряв американський астроном В.М. Слайфер (1875—1969), з відстанями цих об’єктів до Землі. Променева швидкість небесного тіла — це проекція його швидкості на пряму, яка проходить через розглядуване тіло й око спостерігача. Хаббл виявив, що між променевими швидкостями v галактик і відстанями до них r існує лінійна залежність. Вона має вигляд v = Нr коефіцієнт H — це так звана стала або постійна Хаббла. Згідно з оцінками Хаббла H = 500 км/(с·Мпс) (1 Мпс = 3.26·106 св. років = 3.0857·1022 м). Згодом у зв’язку з переглядом шкали позагалактичних відстаней цю величину декілька разів зменшували. Тепер вважають, що величина H належить проміжкові 50—100 км/(с·Мпс). Одне із сучасних значень H, обчислене на основі спостережень Космічного телескопа ім. Хаббла (див. нижче), становить (74 ± 7) км/(с·Мпс).
Закон Хаббла вказує на розширення Всесвіту. Згідно з теорією розширного Всесвіту всі позагалактичні об’єкти (не зв’язані силами тяжіння в одну систему, як, наприклад, галактики у групах чи скупченнях) віддаляються один від одного. Це віддалення описується законом Хаббла, а стала Хаббла характеризує швидкість розширення Всесвіту в сучасну епоху. Величина, обернена до неї, визначає проміжок часу (за порядком величини), який минув від початку розширення Всесвіту до сучасної епохи. Відповідно до наведеного вище сучасного значення H = (74 ± 7) км/(с·Мпс) цей проміжок становить 12.6 млрд років. Проте деякі вчені вважають, що вік Всесвіту становить (14 ± 2) млрд років.
Закон Хаббла має дуже важливе значення для побудови фізичної теорії Метагалактики — сукупності всіх спостережуваних галактик разом із простором, в якому вони розміщені. Галузь астрономії, яка вивчає Всесвіт у цілому, називається космологією. Дослідження Хаббла стали фундаментом спостережної космології.
Хаббл досліджував дифузні й планетарні туманності Галактики. Дифузна туманність — це щільне згущення міжзоряної дифузної речовини, що має неправильну форму. Планетарна туманність — це система, що складається з гарячої зорі й газової оболонки, яка симетрично оточує зорю. Туманності такого типу дістали свою назву завдяки деякій подібності їхніх зображень у візуальних телескопах до зображень дисків Урана й Нептуна. Хаббл дослідив (1922 р.) механізми свічення туманностей обох типів. Він показав, що дифузні туманності світять відбитим світлом гарячих зір, розміщених поблизу них. Спектр такої туманності аналогічний до спектра сусідньої зорі. Туманності такого типу ще називають світлими пиловими або відбивальними туманностями. Хаббл вивів залежність між яскравістю відбивальної туманності й блиском зорі, котра її освітлює. Що ж до механізму свічення планетарних туманностей, то він аналогічний до флюоресценції. Короткохвильове випромінювання центральної зорі збуджує атоми й іони оболонки. Повертаючись до основного стану, вони випромінюють у різних частотах. Хаббл довгий час вивчав кометоподібну туманність NGC2261 (сузір’я Однорога) і виявив, що її структура змінюється з часом. Серед досліджень Хаббла ще доцільно назвати вивчення зір з великими власними рухами.
Хаббл брав активну участь у створенні 5-м телескопа обсерваторії Маунт-Паломар. Крім цілої низки наукових статей, учений опублікував книги «Світ туманностей» (1935 р.) та «Спостережний підхід до космології» (1937). За наукові заслуги Хаббла нагороджено декількома медалями. Його вважають найвидатнішим астрономом із часів польського вченого М. Коперника (1473—1543).
Іменем Хаббла названо найбільшу навколоземну обсерваторію для спостережень в оптичному діапазоні спектра електромагнітних хвиль, виведену на орбіту 1990 р. Вона має назву «Космічний телескоп ім. Хаббла», скорочено КТХ (в англомовній літературі Hubble Space Telescope, НSТ). Висота орбіти КТХ становить майже 600 км. Маса телескопа перевищує 12 т, а його головне дзеркало має діаметр 2.4 м. Це дуже ефективний астрономічний інструмент: його роздільна здатність перевищує 0,1″. За допомогою КТХ вдалося виявити й дослідити деталі найрізноманітніших небесних об’єктів, які раніше були недоступними для вивчення. Послуговуючись цією космічною обсерваторією, учені вивчають тіла Сонячної системи, міжзоряні газові туманності, газово-пилові диски навколо молодих зір, коричневі карлики, дуже щільні центральні ділянки зоряних скупчень і галактик тощо. За допомогою КТХ отримано зображення дуже слабких об’єктів (до 30m), основна частина з яких — галактики. На основі спостережень цього телескопа складено каталог галактик, які «зливаються», і виявлено, що приблизно третина дуже віддалених галактик є такими, що взаємодіють між собою. Одне з основних завдань КТХ полягає у проведенні спостережень для визначення сталої Хаббла. Наведене вище сучасне значення сталої Хаббла обчислено з використанням спостережень цефеїд із 30 галактик. Принагідно зазначимо, що керівником однієї з груп астрономів, які визначають сталу Хаббла за допомогою спостережень КТХ, є Е.Р. Сендідж (народ. 1926 р.), котрий працював із Хабблом в останні роки його життя. КТХ працює на орбіті й тепер; його робота розрахована на тривалий час. Докладніше про дослідження з допомогою цього телескопа можна прочитати в «Астрономічному календарі», 2001 р. (с. 217, 218).
Л. М. Свачій
Джерело: Астрономічний календар 2003
