Всесвіт — це не тільки наша галактика. Як маловідома вчена змінила космологію, вивчаючи яскравість зірок

Така ситуація склалася через те, що на початку ХХ століття у вчених і досі не було можливості вимірювати відстані до зірок. Астрономи бачили, що зірки мають різні рівні яскравості, проте, очевидно, це не найкращий спосіб вимірювати космічні відстані.

Це можна порівняти зі звичайними лампочками. Подивіться ввечері у вікна дому напроти — якісь з них будуть більш яскравими, якісь менш. Що це означає? Що власники цих квартир використовують різні лампочки; проте ми ж розуміємо, що відстань між вашою та цими квартирами загалом однакова.

Щоб навчитися визначати відстань до зірок, вченим потрібно було дійти до того, що звертати увагу потрібно не на власне яскравість, а шукати можливості визначати так звану потужність цих об'єктів. Це вдалося зробити американській дослідниці Генрієтті Лівітт, яка вивчала змінні зорі класу цефеїди — тобто, масивні зірки, які змінюють свою яскравість.

До дослідження вченої астрономи дивилися на зірки галактики Андромеди, яка розташована приблизно за 2,5 мільйона світлових років від нас, вважаючи, що вони є частиною нашої галактики. Насправді ж вони були в тисячі разів більш віддаленими, проте у дослідників не було можливості це визначити.

Тоді вчені намагалися встановити відстань до зірок за допомогою параллаксу. Це коли дослідники вивчають зміщення зірки, спостерігаючи за нею з двох різних позицій.

Пояснити цей принцип також можна доволі просто. Витягніть руку, закрийте одне око та наведіть великий палець на віддалений предмет. Потім закрийте інше око. Складається враження, що палець змінив своє положення, незважаючи на те, що це не так. Далі треба виміряти цю «зміну», встановити відстань між вашими очима — і вуаля. Ви можете обчислити відстань до вашого пальця.

У космічних масштабах це працює не так легко — замість пальця у вчених є зорі, а замість очей — орбіта Землі. Вимірюючи зміни позиції окремої зірки відносно Землі, можна порахувати відстань до неї. Проте цей метод працює лише з тими зірками, які розташовані відносно близько до нашої планети.

У свою чергу Лівітт змогла придумати, як вимірювати відстань до об'єктів, які знаходяться набагато далі. Вивчаючи цефеїди у Великій Магеллановій Хмарі, вона помітила, що ці зірки «миготять» із різною швидкістю. Всі зірки у тій області знаходяться на приблизно однаковій відстані від Землі, що було дуже зручним для дослідження. Спостереження Лівітт показали: що більш яскравою є зірка, тим повільніше вона миготить.

Це відкриття дозволило вченим встановити потужність зірок. Тепер, якщо астрономи бачать яскраву зірку, яка миготить надто швидко, вони розуміють — насправді вона розташована дуже близько до Землі, а тому видається яскравою. Водночас, якщо вони бачать тьмяну цефеїду, яка пульсує повільно, це означає, що насправді дуже яскрава зірка, яка розташована далеко від нас.

Звичайно, після цього дослідження космосу не стало легкою задачею. Науковцям знадобився певний час, щоб уточнити цей критерій. Проте коли вони це врешті зробили, вчені зрозуміли, що наш світ набагато більший, ніж просто Чумацький Шлях.

Через п’ятнадцять років після відкриття Генрієтти Лівітт між видатними астрономами Гарлоу Шеплі та Гебером Кертісом розпочалася гаряча дискусія щодо галактики Андромеда.

Шеплі притримувався звичної на той час думки, що Андромеда була областю скупчення зірок десь далеко всередині нашої галактики (це й не дивно, бо тоді весь Всесвіт обмежувався Чумацьким Шляхом). Кертіс вважав, що це була окрема галактика, що тоді було доволі нетрадиційною ідеєю.

Щоб вирішити суперечку, Едвін Габбл шукав цефеїди в Андромеді, щоночі фотографуючи галактику. Коли ж він нарешті знайшов підходящу зірку, астроном застосував формулу Лівітт, щоб визначити відстань до неї. Підрахунки показали, що зірка знаходиться приблизно в мільйоні світлових років від Землі — тобто, далеко за межами нашої галактики.

Насправді, Габбл трохи помилився, адже Андромеда знаходиться в 2,5 млн світлових роках від Землі. Проте навіть тоді стало очевидно — Всесвіт не обмежується Чумацьким шляхом, а Андромеда — це окрема галактика. Подальші дослідження показали, що наш світ набагато більший, у ньому існують мільярди галактик, неймовірна кількість зірок, а Чумацький Шлях — це маленька піщинка в масштабах космосу.

Ба більше, Габбл пізніше зрозумів, що галактики не просто існують, а ще й віддаляютьсяодна від одної. Встановлення швидкості цього процесу і досі вважається одною з головних проблем сучасної космології. Так вчені прийшли також до теорії Великого вибуху, адже, якщо галактики віддаляються одна від одної — значить, колись вони були значно ближчими одна до одної, а до цього мала існувати певна точка, з якої все і почалося.