Стеклянный небосвод: Как женщины Гарвардской обсерватории измерили звезды - Дава Собел

Как только миссис Хинчман одержала победу в борьбе за мисс Харвуд, она сочла необходимым учредить вторую астрономическую стипендию на Нантакете. Она созвала комитет, который потратил год на сборы средств у жителей Нантакета, гарвардских друзей и бывших студенток Марии Митчелл. В Гарвардской обсерватории выдающаяся выпускница Колледжа Вассара Флоренс Кушинг вручила 16 ноября 1916 года Пикерингу чек на $12 000 – дополнительный сюрприз на большой вечеринке-сюрпризе, устроенной в честь 40-й годовщины его директорства. «Мы хотим, – сказала ему мисс Кушинг, – чтобы вы распорядились им по своему усмотрению и чтобы в будущем эти средства использовались с той же непредвзятостью по отношению к женщинам, которая характеризует ваше управление».

Комитет подумывал о том, чтобы назвать вторую стипендию «Гарвардской», но Лоуэлл как президент Гарварда указал, что фонд, которым распоряжается частное лицо, не может носить название университета. Тогда Общество Марии Митчелл решило назвать свою новую ежегодную выплату «Астрономической стипендией Эдварда Пикеринга для женщин».

«Президент Вильсон разорвал дипломатические отношения с Германией, – записала мисс Кэннон в своем дневнике в воскресенье 4 февраля 1917 года. – Опять началась страшная война подводных лодок». Пикеринг обсуждал подводную угрозу с председателем Морского консультативного комитета Томасом Эдисоном в начале боевых действий, предлагая стратегии и помощь всеми ресурсами «Комитета ста» по исследованиям. После того как США в апреле 1917 года объявили войну Германии, Пикеринг направил свою изобретательность в сторону более неотложных военных задач. Совместно с Уиллардом Герришом, гением-конструктором при обсерватории, он придумал приспособление для наводки тяжелой артиллерии. Новый прибор, как и первые фотометры Пикеринга, ориентировался по Полярной звезде. Министерство обороны одобрило его модель «Гарвардского полярного устройства» и сообщило о планах начать серийное производство.

В Маунт-Вилсон Харлоу Шепли заявил, что хочет записаться добровольцем в береговую артиллерию, но директор Джордж Эллери Хейл отговорил его, сославшись на то, что его помощь будет нужна в ведущих оптических проектах для Национального исследовательского совета. Шепли согласился остаться пока в Пасадене и продолжать наблюдения скоплений и цефеид.

«Немалая часть моей работы со скоплениями, – написал Шепли 30 января 1917 года Бейли, – стала прямым следствием моего разговора с вами в Кеймбридже три года назад, когда вы указали на возможности, открываемые оборудованием и погодными условиями в Маунт-Вилсон, и когда вы выразили надежду, что я присоединюсь к исследованиям». За это время Шепли установил расстояние до всех скоплений, содержащих переменные типа цефеид, благодаря зависимости между светимостью и периодичностью. В своей работе он опирался на предположение, что закон мисс Ливитт справедлив не только для Магеллановых Облаков, а определяет условия повсюду.

Чтобы провести измерения для скоплений, в которых нет цефеид, и совершить скачок через пространство, Шепли свел воедино множество методов и допущений. Он нередко задействовал другие переменные в скоплениях, более короткопериодические, чем цефеиды, но тоже, по-видимому, подчинявшиеся закону мисс Ливитт. В августе он решил обсудить с ней это направление мысли, но она была в отпуске на Нантакете у мисс Харвуд.

Для скоплений, слишком отдаленных, чтобы разглядеть в них переменные, Шепли усреднил величины 30 самых ярких звезд, которые смог обнаружить. Затем он сопоставил эти средние значения со средней светимостью скоплений, содержащих цефеиды, и соответственно вывел более значительные расстояния. Для скоплений, которые находились настолько далеко, что отдельные звезды в них вообще были неразличимы, Шепли измерил параметр, поддающийся наблюдению, – их видимый общий диаметр, который он сравнивал с диаметром скоплений, расстояния до которых были уже известны.

Средний диаметр скопления Шепли оценивал в 150 световых лет, или 1,5 квадрлн км. Расстояние от скоплений до Солнца выражалось в еще более непостижимых уму цифрах – от 15 000 до 200 000 световых лет. Прежде ни один астроном не отодвигал границы известной Вселенной на такие огромные расстояния.

Случайно обратив внимание на муравьев на горе Маунт-Вилсон, Шепли ненадолго отвлекся от большого и далекого и занялся малым и близким. Наблюдая за отрядами муравьев, цепочками снующих во дворе на задах бетонного здания, он заметил, что в тени кустиков толокнянки они притормаживают и переходят с бега на шаг. Вначале он считал, что муравьи прохлаждаются, как и он сам. «Но вскоре я стал задаваться вопросами, в чем дело, – вспоминал он в своей автобиографии, – и принес термометр, барометр и прочие "ометры", а также секундомер. Я устроил нечто вроде наблюдательной станции в перерывах, когда готовился к очередному ночному сражению с шаровыми скоплениями».

Шепли обнаружил, что темп муравьям задает температура окружающей среды. Чем выше столбик ртути, тем быстрее они бегают, даже с ношей. Никакие другие факторы, будь то атмосферное давление или влажность, не влияли на скорость их перемещения. «Наблюдать за ними оказалось очень увлекательно». Шепли записывал свои наблюдения за муравьями так же скрупулезно, как всякие научные данные, и вычислил зависимость между температурой и скоростью. Он следил с секундомером за муравьями на холоде ниже 2 ℃ (вид Liometopum apiculatum у края сугроба) и на 40-градусной жаре (Tapinoma sessile у себя дома в Пасадене, где он разделся и включил термостат, чтобы испытать границы выносливости муравьев). Шепли утверждал, что может определить температуру воздуха с точностью до одного градуса, пропустив пяток муравьев через свою «ловушку скоростей», и опубликовал данные по термокинетике муравьев в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Со временем Шепли стал рассматривать шаровые скопления как строительные леса космоса. Подобно тому как планеты обращались вокруг Солнца в одной плоскости, все скопления как будто лежали в той же плоскости, что и Млечный Путь. Вместе скопления описывали огромную окружность вокруг периметра Галактики. По распределению скоплений Шепли догадался, что его собственная точка наблюдения – на горе Маунт-Вилсон на планете Земля, летящей вокруг Солнца, – была очень далека от центра этой большой окружности. Если бы он находился в центре Галактики, рассуждал он, то видел бы равномерное распределение скоплений вокруг себя. В реальности с одной стороны была видна жиденькая цепочка скоплений, а с другой – «скопление скоплений» в созвездии Стрельца. Шепли заключил, что именно там должен находиться центр. Хоть Солнце и было центром Солнечной системы, оно не являлось центром Вселенной. «В череде моих статей о шаровых скоплениях, опубликованных в 1917–1918 годах, были довольно революционные, так как изложенные в них результаты открывали доселе неизвестную часть Вселенной», – писал он о своих смелых догадках. В новой картине мира Шепли «Солнечная система не занимает центрального места, а значит, его не занимает и человек, а это неплохая идея, ведь из нее следует, что человек не такая уж важная птица. Он – явление случайное, мое любимое слово – "периферийное"».

Не видно было пределов тому, насколько глубоко в космос смогут заглянуть астрономы при свете звезд мисс Ливитт. Обозначив размеры Млечного Пути благодаря цефеидам, Шепли увидел необходимость уточнить измерения величин мисс Ливитт, чтобы убедиться в их достаточной достоверности и пригодности для поддержки его выводов. В письме Пикерингу от 20 июля 1918 года Шепли заявил: «Считаю, что важнейшая фотометрическая работа по переменным типа цефеид, которую можно проделать в настоящее время, – это исследование гарвардских снимков Магеллановых Облаков. Вероятно, на протяжении шести-семи лет с момента выхода предварительной публикации мисс Ливитт множество других проблем отвлекало ее от изучения переменных в Облаках и затрудняло ее работу». Без сомнения, главной из этих проблем была болезнь мисс Ливитт, оказавшаяся раком, но развивать дальше свои открытия в области цефеид ей мешали другие научные заботы. Письмо Шепли завершалось предсказанием: «Теория переменчивости звезд, законы их светимости, расположение объектов в пределах всей галактической системы, строение Облаков – на все эти вопросы прямо или косвенно поможет найти ответ дальнейшее изучение переменных типа цефеид».

Члены AAVSO, бессменные наблюдатели долгопериодических переменных, собрались в ноябре 1918 года в Гарвардской обсерватории. Они привыкли собираться в Коннектикуте или Нью-Джерси на дому у кого-либо из должностных лиц ассоциации, но теперь, когда из Перу вернулся Леон Кэмпбелл и возобновил тесную связь с волонтерами, обсерватория стала новым неофициальным штабом. Для дальнейшего укрепления связей с Гарвардом организация приняла в свои почетные члены Солона Бейли, Энни Кэннон, Генриетту Ливитт и Эдварда Пикеринга, особо отметив директора: «Он всегда помогал нам во всех предприятиях и пристально следил за нашими успехами на каждом этапе». Основатель ассоциации, Уильям Тайлер Олкотт, сравнивал Пикеринга с заботливым старшим братом.

В 1918 году вышла первая часть долгожданного нового издания Каталога Генри Дрейпера под редакцией Энни Кэннон и Эдварда Пикеринга. Пикеринг лично покрыл