Как фотопластинка впервые помогла открыть новую звезду
В 1877 году директором Гарвардской обсерватории стал Эдвард Чарльз Пикеринг, который хотел развивать фотометрию. Он начал изучать блеск звезд, но некоторые из них требовали постоянных измерений. Вскоре стало ясно, что обсерватории, которая и так страдала от недостатка финансирования, нужно большей людей — и тогда Пинкеринг решил привлечь к работе женщин. В книге «Стеклянный небосвод: Как женщины Гарвардской обсерватории измерили звезды» (издательство «Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Марией Елиферовой, писательница Дава Собел рассказывает о первых женщинах-астрономах, которые получили академические должности и внесли значительный вклад в категоризацию звезд. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, в котором Вильямина Флеминг впервые открывает новую звезду с помощью спектрофотографии, а Гарвардскую обсерваторию обвиняют в грубых ошибках.
Новая звезда
Ничто в небесах не поражало астрономов так, как внезапное появление новой звезды там, где прежде ничего не видели. Когда легендарный датчанин Тихо Браге однажды увидел в ночном небе это зрелище, он объявил его «величайшим чудом, когда-либо наблюдавшимся в природе с начала мироздания». В книге «О новой звезде» (De nova stella) Тихо описывает увиденное собственными глазами чудо 1572 года и заявляет, что Аристотель ошибался, считая небеса неизменными. Несомненно, внезапное появление новой звезды и ее исчезновение через год доказывали, что в надлунном мире возможны изменения.
Вскоре после смерти Тихо в 1601 году появилась еще одна новая. Сверкающую новую звезду в 1604 году наблюдали Галилей в Падуе и Иоганн Кеплер в Праге. Она была столь яркой, что ее было видно при дневном свете больше трех недель. Хотя в последующие века вспышек, видимых невооруженным глазом, не было, ряду астрономов посчастливилось навести телескоп в нужное время на нужное место, и с 1670 по 1892 год были открыты еще семь новых звезд. А потом такую звезду открыла Мина Флеминг. Рассматривая через увеличительное стекло фотопластинку, только что присланную из Перу, она обратила внимание на звезду с необычным спектром, характерным для новых, — десятком выделяющихся водородных линий, причем все были яркими. Это произошло 26 октября 1893 года.
Директор телеграфировал об открытии Солону Бейли, сделавшему этот снимок более трех месяцев назад, 10 июля. Пикеринг надеялся, что новые снимки Бейли покажут, осталось ли что-то от звезды, и если да, то что. Между тем миссис Флеминг просматривала в обратном порядке более ранние фотопластинки, но на предыдущих снимках этой области неба ничего такого не наблюдалось. Звезда, похоже, была совсем тусклой до того, как превратилась в светило седьмой величины.
Новая находилась в созвездии, которое обозначил французский астроном Никола Луи де Лакайль в середине XVIII века во время экспедиции в Южное полушарие. Он же дал ему название. Кто-то видел в созвездиях зверей или богов, Лакайль же разглядел 14 инструментов современной науки: от Микроскопа и Телескопа до Насоса и Наугольника (первоначально — Наугольник и Линейка). Теперь благодаря миссис Флеминг маленькое, невзрачное созвездие Наугольника обрело славу как местонахождение первой новой, открытой благодаря спектрофотографии. Это была всего лишь десятая новая звезда за всю документированную историю наблюдений, и открыла ее она.
Ближайшую предшественницу Новой Наугольника, новую 1891 года, обнаружил путем прямого наблюдения в телескоп любитель из Эдинбурга, который уведомил об этом Королевского астронома Шотландии, послав анонимную открытку. Своевременное информирование позволило обсерваториям Оксфорда и Потсдама сфотографировать новую в первые несколько дней после ее открытия. Пикеринг сравнил снимок спектра той вспышки с Новой Наугольника. Они практически совпадали. Вместе они давали идеальную иллюстрацию к сообщению об открытии «миссис М. Флеминг», которое Пикеринг отправил в начале ноября в журнал Astronomy and Astro-Physics. «Сходство этих двух новых звезд любопытно, — отмечал он, — так как, если оно подтвердится в случае других новых, это укажет на их принадлежность к особому классу со сходным составом или физическим состоянием». Еще важнее было то, что именно сходство помогло миссис Флеминг сделать открытие и давало простор для других находок при просеивании архива спектров, собранных для Мемориала Генри Дрейпера.
Пикеринг рассматривал новые — причем любые — как экстремальную разновидность переменных звезд. В ряду выделенных им пяти типов переменных звезд новые стояли на первом месте. Если астрономы в беспрестанных попытках понять природу звезд классифицировали их по цвету, яркости или спектральным признакам, то более редкие переменные звезды можно было сгруппировать по их поведению. «Новая», или «временная», звезда вспыхивала и гасла всего единожды в жизни. Краткость сияния отличала, таким образом, тип I от «долгопериодических» переменных типа II, демонстрировавших медленные, циклические изменения продолжительностью в один-два года, которые наблюдали рекрутированные Пикерингом добровольцы-любители. Тип III переживал еле заметные изменения, которые было непросто отследить в маленький телескоп; тип IV характеризовался непрерывной изменчивостью с короткими интервалами, а звезды V типа оказались «затменно-двойными», то есть парами звезд, периодически заслонявших друг друга.
Непонятной оставалась лишь причина быстрого нарастания яркости новых. Что-то — возможно, столкновение звезд? — заставляло звезду выделять и воспламенять огромные массы водорода. Спектры двух недавних новых представляли собой идеальные портреты водородного горения. Если бы Пикеринг узнал о вспышке раньше, а не через 15 недель после события, он мог бы проследить, как Новая Наугольника медленно угасает, как светлые линии темнеют и спектр вновь обретает нормальный звездный облик.
Солон Бейли ничуть не жалел, что сам не заметил Новую Наугольника. Его заботой было руководство текущей работой филиала в Арекипе, организация ночных сеансов фотосъемки и своевременной отправки фотопластинок в Гарвард. Хотя он и просматривал каждый снимок, чтобы убедиться в его пригодности, подробное изучение, как всегда, оставалось на долю кеймбриджского штата научных сотрудников и расчетчиц. Он охотно присоединился к хору поздравлений, сыпавшихся на миссис Флеминг.
После возвращения в Арекипу в конце февраля 1893 года Бейли влюбился в большие шаровые скопления звезд, видимые в ясном южном небе. Эти объекты, каждый из которых для невооруженного глаза казался просто расплывчатым пятнышком или мерцающей звездочкой, в бинокль выглядели как шарики туманного света, плотного в середине и постепенно рассеивающегося ближе к границам. При взгляде через 13-дюймовый бойденовский телескоп эти скопления рассыпались роями звездных пчел. Изобилие составляющих заставило Бейли произвести их перепись. Он начал со съемки одного скопления с двух часовой выдержкой ночью 19 мая 1893 года. На отдельной стеклянной пластинке Бейли прочертил линии, так что получилась решетка из 400 миниатюрных ячеек. Наложив эту решетку на стеклянный негатив и поместив обе пластинки под микроскоп, он сосчитал звезды в каждой ячейке. «Перекрестье окуляра разделяло каждую ячейку еще на четыре подсекции, — сообщал Бейли в июне журналу Astronomy and Astro-Physics, — что помогло предотвратить путаницу в счете».
Тем не менее он попросил Рут Бейли произвести подсчет еще раз для независимого подтверждения результатов. Увидев, что жена насчитала больше объектов, чем он сам, Бейли усреднил свои и ее результаты, и получилось, что в скоплении Омега Центавра не менее 6389 звезд. «Нет сомнений, однако, — прибавлял он, с учетом сложности подсчетов для густонаселенного центра, — что полная численность звезд, составляющих это великолепное скопление, намного выше». Затем он принялся измерять блеск отдельных звезд в скоплении по рядам, последовательно сравнивая каждую звезду с соседними — 8,7; 9,5; 8,8; 8,5; 9, 8,8; 9,2 и т. д.
Бейли был не прочь посвятить всю свою жизнь изучению скоплений, но не в ущерб повседневным обязанностям. Он поддерживал непрерывный поток картографических и спектральных снимков. На вершине Мисти под его руководством и при участии старшего брата Хинмана оборудовали новую, самую высокогорную в мире метеостанцию. Младший брат Бейли, Маршалл, разочарованный тяготами первой экспедиции в Перу, отказался возвращаться на работу в Арекипу и вместо этого поступил в медицинский колледж в Балтиморе.
Шаровые скопления вскоре оказались богатыми угодьями для поисков переменных звезд. Первую переменную в Омеге Центавра обнаружила миссис Флеминг в августе, еще одну через несколько дней нашел Пикеринг. Открытия множились, и в гарвардских рядах нашелся недовольный, который стал оспаривать их достоверность, нападая на методы обсерватории.
Это был Сет Карло Чандлер, горячий поклонник переменных звезд, работавший под началом Пикеринга с 1881 по 1886 год в качестве младшего научного сотрудника и расчетчика орбит комет. После ухода с этой должности он сохранил связь с обсерваторией, помогая с выпуском телеграфных сообщений о кометах и событиях, требующих безотлагательного информирования мирового астрономического сообщества. В 1888 году Чандлер издал каталог переменных звезд с собственным подробным численным анализом их изменчивости. Как и Пикеринг, он ценил и поощрял вклад добровольцев-любителей в изучение переменных, но расходился с директором в вопросе о наилучших методах обнаружения таких звезд. Чандлер предпочитал проверенные временем методы визуального наблюдения. Не доверяя открытиям, сделанным с помощью спектрофотографии, он исключил из своего второго каталога переменных 1893 года практически все последние находки миссис Флеминг. Усугубляя оскорбление, в приложении он охарактеризовал свыше десятка ее открытий как «заявленные, но неподтвержденные». Хуже того, в феврале 1894 года на страницах уважаемого международного журнала Astronomische Nachrichten Чандлер выразил недоверие результатам всего гарвардского исследования по фотометрии, опубликованным в «Анналах» обсерватории. Он насчитал 15 «серьезных ошибок» в отслеживании переменных звезд с помощью меридианного фотометра Пикеринга. В каждом из этих случаев звездная величина, указанная на данный день, противоречила сообщениям других надежных наблюдателей или известным закономерностям изменчивости данной звезды. Это говорило о том, что фотометр навели не на ту звезду. Возможно, сам инструмент был катастрофически ненадежен. Если он всегда наводился неточно, то некорректность идентификации могла быть вопиющей, а вся работа никуда не годилась.
Коллега Чандлера кратко пересказал эти обвинения широкой публике в газете Boston Evening Transcript от 17 марта 1894 года, объявив, что «столь масштабные возражения столь известного авторитета, как доктор Чандлер, требуют объяснения, удовлетворительного для ученых».
О Пикеринге говорили, что он любил дискутировать, но не желал спорить. Вынужденный дать ответ, он написал в редакцию газеты короткое письмо, которое опубликовали 20 марта. Пикеринг назвал нападки «необоснованными», прибавив, что затронутые вопросы носят «научный характер» и потому «не годятся для обсуждения в ежедневной газете». Он обещал полноценный ответ «через приличествующие каналы». Тем временем пресса Нью-Йорка и Бостона продолжала мусолить этот сюжет.
Миссис Дрейпер узнала про бучу непосредственно от Пикеринга, а кроме того, прочла все, что писала об этом газета New York Evening Post. Ей показались смехотворными нападки Чандлера на фотометрические исследования Пикеринга, получившие золотую медаль Королевского астрономического общества, медаль Генри Дрейпера от Национальной академии наук и премию имени Бенджамина Вальца Французской академии наук. По ее мнению, успехи Пикеринга вызвали зависть Чандлера.
В майском выпуске Nachrichten 1894 года был опубликован официальный ответ Пикеринга. Он признавал, что указанные Чандлером 15 переменных звезд действительно описаны в «Анналах» ошибочно, но это отдельные и понятные ошибки. Что же касается претензий более общего характера со стороны Чандлера, то, по его мнению, они были «сродни утверждению, что врач, у которого не выжило 20 процентов холерных больных, никуда не годится как обычный терапевт».
Газеты, однако, все лето продолжали освещать «войну астрономов». Президент Гарварда Чарльз Элиот стойко защищал обсерваторию. Он предостерегал Пикеринга 31 июля: «Как я уже говорил вам, лучший способ ответа на эту, да и на всякую другую, критику — публикация новых хороших исследований, и я не сомневаюсь, что вы на это настроены. Больше всего я опасаюсь, как бы эта история не нарушила ваш душевный покой и не помешала научной деятельности. Поначалу это отчасти имело место; но я надеюсь, что это временный эффект, который уже ослабевает. Если же нет, умоляю вспомнить, что я говорил вам при нашем последнем разговоре — вам нужен хороший отпуск».
Предписанный Пикерингу отпуск в Уайт-Маунтинс в Нью-Гэмпшире в определенной мере восстановил его душевное равновесие. Осенью он почувствовал себя еще лучше, получив новый фотометрический каталог из Потсдамской обсерватории. Его данные чуть ли не идеально согласовывались со множеством измерений звездных величин, проведенных в Гарварде.
По информации https://nplus1.ru/blog/2023/12/27/the-glass-universe
