Хаббл. Расширение Вселенной

В данном случае именно она опередила наблюдение, и это стало происходить все чаще после того, как релятивизм превратился в эффективный механизм осмысления Вселенной. Кроме того, как мы скоро увидим, закон Хаббла требует минимальных теоретических знаний. Любой студент с небольшими познаниями в области механики потоков мог бы открыть его, в том числе используя ньютоновскую физику. И даже если считать, что впервые закон был сформулирован де Ситтером, он не единственный сделал это.

Рассмотрим же несмелые шаги, которые были сделаны перед тем, как Хаббл уверенно подхватил практически готовый закон. Мы уже говорили о том, каким образом Слайфер, вдохновленный своим наставником, миллионером-мечтателем Персивалем Лоуэллом, открыл высокие скорости спиральных галактик. Эти скорости всегда были положительными, за некоторыми исключениями, среди которых была Андромеда. Слайфер посчитал, что скорости связаны с движением Солнца и при измерениях в Южном полушарии можно будет обнаружить больше отрицательных скоростей. Но если Солнце движется к одной точке — апексу, — для проверки можно разделить движения, замеченные при перемещении Солнца относительно туманностей, и остаточное движение, вызванное расширением. Несколько авторов, в том числе Адамс, обнаружили чистое движение расширения. Можно сказать, что именно Слайфер открыл его.

Альберт Эйнштейн (1879-1955) сформулировал общую теорию относительности в 1915 году и через год представил свою первую статичную модель Вселенной. В том же году де Ситтер опубликовал в Ежемесячнике Королевского астрономического общества другую модель Вселенной, в которой не учитывалась плотность материи. Эта Вселенная не была статичной, она расширялась, основываясь на отношении расстояния и скорости, то есть на законе Хаббла. В этой модели было четко сказано, что «объектам на больших расстояниях должны соответствовать очень большие радиальные скорости». Отношение скоростей и расстояний должно было быть линейным, например v = Kr. Но в то время не существовало метода достоверного расчета расстояний. Немецкий ученый Карл Вильгельм Вирц (1876-1939) из обсерватории Страсбурга понял, что радиальные скорости растут по мере уменьшения спиральных галактик. Лундмарк определил отношение де Ситтера и высказал гипотезу: туманности имеют реальный размер, поэтому угловой размер обратно пропорционален расстоянию. Лундмарк пришел к выводу, что формула де Ситтера верна.

Развитие теории шло семимильными шагами. В 1920 году Александр Фридман (1888-1925) и через пару лет независимо от него Жорж Леметр (1894-1966) разработали модели Вселенной, очень похожие на современные. В этих моделях использовалось отношение v = Кг; хотя в этом случае зависимость была линейной только для не слишком удаленных астрономических объектов. Строго говоря, она была справедлива для сегодняшней Вселенной. Также были получены первые значения константы К, которая впоследствии была названа H₀, постоянной Хаббла. Мы далее разберем теоретические модели, чтобы показать их связь с работой Хаббла.

История астрономии — это истории достигнутых горизонтов.

Эдвин Пауэлл Хаббл, «Царство туманностей (1936)

Как мы знаем, статьи Хаббла были опубликованы в 1929 и 1931 годах, вторая из них — в соавторстве с Хьюмансоном.

То есть первая работа Хаббла, содержащая знаменитый закон, вышла спустя 13 лет после того, как его предсказал де Ситтер.

Кроме того, этот закон искали и другие авторы и, в каком-то смысле, нашли его, стараясь обнаружить связь догадки де Ситтера с наблюдениями. Сейчас мы увидим, что гнев Хаббла, направленный на знаменитого релятивиста из Нидерландов, был совершенно неоправданным.

С точки зрения наблюдений, кто первым пришел к закону Хаббла? Это сделал Леметр, который хотел логически доказать, что измерение скоростей и расстояний соответствует гипотезам. Этот случай заслуживает особого внимания, так как позже в плагиате обвиняли самого Хаббла.

Бельгийский священник Жорж Леметр был теоретиком-релятивистом. Вместе с Фридманом он предложил знаменитую теорию Большого взрыва. В 1927 году Леметр опубликовал в бельгийском журнале «Анналы научного общества Брюсселя» (Annales de la Societe Scientifique de Bruxelles) статью с названием «Однородная Вселенная постоянной массы и рост радиуса по расчетам радиальной скорости внегалактических туманностей» (Un Univers homogene de masse constant et de rayon croissant), в которой был предсказан так называемый закон Хаббла для небольших расстояний. Не удовольствовавшись теорией, Леметр решил проверить ее с помощью наблюдений. Для этого он воспользовался опубликованными данными скоростей Слайфера и светимости Хаббла (так как еще не было более совершенных методов, он использовал в качестве показателя расстояния постоянную светимость). Так Леметр обнаружил закон Хаббла с коэффициентом, равным 625 км/(с Мпк).

Наблюдения всегда подразумевают под собой теорию.