Velika debata i ploča na kojoj piše VAR!
Magličaste mrlje na nebu bile su poznate vekovima. Al-Sufi je 1964. godine opisao jednu u Andromedi kao mali oblak, kako smo videli u desetom delu. Šarl Mesje je 1781. sastavio spisak takvih mrlja — ne zato što su ga zanimale, nego da ih ne bi stalno mešao sa kometama.
Heršel ih je katalogizovao preko dve i po hiljade i menjao mišljenje o njihovoj prirodi nekoliko puta, kako smo naveli u dvadeset drugom delu.
Godine 1845. irski plemić Vilijam Pars, lord Ros (William Parsons), sagradio je teleskop sa ogledalom prečnika 1,8 metara — najveći na svetu narednih sedamdeset godina — i uperio ga u maglinu iz Mesjeovog spiska pod brojem 51.
Video je spiralu. Dva kraka koja se uvijaju oko svetlog središta.
Otkriće je bilo upečatljivo i nije objasnilo ništa. Šta je spirala od dvesta hiljada svetlosnih godina, i šta je spirala od nekoliko svetlosnih meseci — izgleda isto kroz teleskop, ako je jedna daleko a druga blizu.
Ceo spor svodio se na jedno pitanje: koliko su te stvari daleko?
Dve slike sveta
Do 1920. postojala su dva odgovora, i oba su imala ozbiljne pristalice.
Prvi: Mlečni put je ceo svemir. Spiralne magline su oblaci gasa unutar njega, možda sistemi planeta u nastajanju. Ova slika je bila u skladu sa Šeplijevim merenjima iz prethodnog dela, po kojima je Mlečni put ogroman.
Drugi: Mlečni put je jedan od bezbroj zvezdanih sistema, a spiralne magline su drugi takvi sistemi, nezamislivo daleko. To je Kantova zamisao o ostrvskim svemirima, koju je i Heršel jedno vreme zastupao.
Razlika između te dve slike nije bila u pojedinostima. Bila je u tome da li je svemir hiljadu puta veći nego što se misli, ili nije.
26. april 1920.
Nacionalna akademija nauka u Vašingtonu organizovala je te večeri javnu raspravu, koja je kasnije nazvana Velikom debatom.
Za jednu stranu govorio je Harlou Šeplii, koga poznajemo iz prethodnog dela, tada u tridesetpetoj godini. Za drugu Herber Kertis (Heber Curtis, 1872–1942) sa Likove opservatorije, iskusniji i mnogo bolji govornik.
Vredi odmah reći da debata nije bila spektakl kakvim se ponekad prikazuje. Šeplii je čitao pripremljeni tekst pisan za širu publiku, delom i zato što se nadao mestu direktora Harvardske opservatorije i nije hteo da se izloži. Kertis je govorio tehnički i napadački.
Nije bilo pobednika, niti glasanja. Ali su argumenti bili ozbiljni i vredi ih navesti, jer je svaka strana bila u pravu u nečemu.
Šeplijevi argumenti
Prvo, veličina Mlečnog puta. Njegova merenja preko zbijenih jata davala su prečnik od oko 300 000 svetlosnih godina. Ako je naš sistem tolik, magline bi — da su ravnopravni sistemi — morale biti udaljene milionima svetlosnih godina, što je delovalo neverovatno.
Drugo, nova u Andromedi. Godine 1885. u maglini M31 planula je zvezda koja je za kratko dostigla sjaj uporediv sa celom maglinom. Šeplii je rezonovao ovako: ako je M31 zaista udaljena milion svetlosnih godina, ta zvezda bi morala biti sjajnija od nekoliko stotina miliona običnih zvezda. To je besmisleno. Dakle M31 je bliska.
Argument je bio logički besprekoran i počivao je na pretpostavci koja se tada nije mogla proveriti — da su sve nove iste vrste. Danas znamo da postoje dve pojave: obične nove i, mnogo ređe i mnogo sjajnije, supernove — iste one koje su kineski hroničari beležili kao gostujuće zvezde, iz trećeg dela, i koju je Tiho merio 1572, iz dvanaestog. Ona iz 1885. bila je supernova. Razlika između te dve pojave utvrđena je tek 1934.
Treće, i to je bio njegov najjači argument: holandski astronom Adrijan van Manen (Adriaan van Maanen), Šeplijev prijatelj sa Maunt Vilsona, objavio je između 1916. i 1923. merenja u kojima je, upoređujući fotografske ploče snimljene godinama razmaknuto, izmerio okretanje spiralnih maglina.
Posledica je bila ubojita. Ako se spirala vidljivo okrene za merljiv iznos kroz nekoliko godina, a pri tom je udaljena milione svetlosnih godina, onda bi njeni spoljni delovi morali da se kreću brže od svetlosti. To je nemoguće. Dakle magline su blizu.
Van Manenova merenja su bila pogrešna. Nikakvo okretanje ne postoji — pomeranja koja je izmerio bila su na granici mogućnosti njegovih instrumenata i nastala su iz sistematskih grešaka u obradi ploča. Trebalo je gotovo deceniju da se to utvrdi. On sam nikada nije potpuno odustao.
Kertisovi argumenti
Prvo, Mlečni put je manji. Kertis je smatrao da je Šeplii precenio i to je bilo tačno — greška je poticala od zanemarene prašine, kako smo objasnili u prethodnom delu. Kertisova procena, oko 30 000 svetlosnih godina, bila je premala, ali bliža nego Šeplijeva.
Drugo, nove u spiralama su slabe. Kertis je prikupio nekoliko novih uočenih u spiralnim maglinama i primetio da su sve mnogo slabije od novih u Mlečnom putu — u proseku oko deset magnituda, dakle desetak hiljada puta. Ako su nove svuda iste vrste, iz toga sledi da su magline stotinama puta dalje.
Ono iz 1885. u Andromedi tretirao je kao izuzetak koji treba objasniti, a ne kao pravilo.
Treće, tamne pruge. Mnoge spiralne magline gledane sa ivice pokazuju tamnu traku duž sredine. Kertis je to poistovetio sa tamnom prugom koja se u Mlečnom putu vidi golim okom, i zaključio da su magline sistemi iste građe kao naš.
Četvrto, raspored po nebu. Spiralne magline se ne vide u ravni Mlečnog puta — postoji pojas u kome ih nema, nazvan zonom izbegavanja. Kertis je ispravno pretpostavio da ih nešto u toj ravni zaklanja, dakle da su iza nje.
Ishod
Rasprava nije razrešena, i nije mogla biti — obojica su raspolagali podacima koji su bili nedovoljni, a jedan ključni podatak, van Manenov, bio je naprosto pogrešan.
Konačna ocena, kad se sve sabere:
- Šeplii je bio u pravu da je Mlečni put mnogo veći nego što se mislilo i da Sunce nije u njegovom središtu.
- Kertis je bio u pravu da su spiralne magline zasebni zvezdani sistemi izvan našeg.
Svaki je bio u pravu u onom pitanju koje nije bilo njegovo glavno.
Rasprava se, kao i uvek u ovom serijalu, nije rešila argumentom nego merenjem. A za merenje je trebao instrument.
Instrument
Na Maunt Vilsonu, planini iznad Los Anđelesa, radio je od 1917. teleskop sa ogledalom prečnika 2,5 metra, nazvan po Džonu Hukeru koji ga je finansirao. Bio je najveći na svetu narednih trideset godina.
Ono što je za ovu priču važno jeste da je bio dovoljno velik da u spiralnim maglinama razazna pojedinačne zvezde — a ne samo mutan sjaj.
To je bio uslov bez koga se ništa nije moglo. Livitin metod iz prethodnog dela zahteva da se u dalekom sistemu pronađe pojedinačna kefeida i da joj se izmeri sjaj kroz više noći.
Habl
Edvin Habl (Edwin Hubble, 1889–1953) bio je sin osiguravajućeg agenta iz Misurija. Studirao je matematiku i astronomiju u Čikagu, pa pravo u Oksfordu kao Rodsov stipendista, i kratko radio kao advokat u Kentakiju pre nego što se vratio astronomiji.
Doktorirao je 1917. radom o slabim maglinama, otišao u rat, i 1919. došao na Maunt Vilson.
Bio je, po svim svedočenjima, ambiciozan i sklon uveličavanju sopstvene biografije — nosio je englesko odelo i naglasak koji je stekao u Oksfordu i zadržao do kraja, na nezadovoljstvo kolega. Sa van Manenom, čija su ga merenja smetala, ostao je u lošim odnosima decenijama.
Ploča H335H
U noći između 5. i 6. oktobra 1923, Habl je Hukerovim teleskopom snimio spoljni deo Andromedine magline, tražeći nove.
Na ploči je označio tri objekta koja nisu bila na ranijim snimcima, i uz dva je napisao slovo N — nova.
Zatim je izvukao starije ploče iste oblasti iz arhive i uporedio.
Treći objekat nije bio nova. Bio je tu i ranije, samo slabiji. I pre toga sjajniji. Menjao je sjaj pravilno.
Habl je na ploči precrtao oznaku i preko nje napisao crvenim mastilom: VAR! — promenljiva.
Ta ploča se čuva i danas.
Nastavio je da prati, mesecima. Zvezda je pokazala period od 31,4 dana i krivulju sjaja karakterističnu za kefeidu — brz uspon, sporije opadanje.
Račun
Sada primenimo postupak iz prethodnog dela. Koristim vrednosti koje su Hablu bile dostupne, ne savremene.
Korak 1. Iz Livitine veze, sa tadašnjim baždarenjem, kefeida perioda 31,4 dana ima apsolutnu magnitudu oko M = −4,5.
Korak 2. Habl je izmerio prividnu magnitudu, u proseku oko m = 18,5.
Korak 3. Modul rastojanja:
Korak 4. Uvrstimo u izraz izveden u prethodnom delu:
Korak 5. Pretvorimo u svetlosne godine, znajući da parsek iznosi 3,26 svetlosnih godina:
Habl je objavio nešto oprezniju vrednost, oko 900 000 svetlosnih godina.
Savremena vrednost je 2,5 miliona. Habl je promašio skoro trostruko — najviše zbog pogrešnog baždarenja kefeida, o kome smo govorili u prethodnom delu, i koje će Bade ispraviti 1952.
Ali za pitanje koje se rešavalo, greška nije bila važna. Čak i devetsto hiljada svetlosnih godina je daleko izvan Mlečnog puta, i po Šeplijevoj proceni njegove veličine, i po bilo čijoj.
Andromedina maglina nije maglina. To je zvezdani sistem uporediv sa Mlečnim putem, izvan njega.
Metod: pronaći kefeidu u dalekom sistemu, izmeriti joj period, iz Livitine veze dobiti stvarni sjaj, iz poređenja sa prividnim dobiti rastojanje. Merilo je bila jedna jedina zvezda.
Kako je objavljeno
Habl je u februaru 1924. pisao Šepliju i saopštio mu rezultat.
Šeplii je pismo, po svedočenju Sesilije Pejn koja je bila prisutna, pročitao i rekao — u parafrazi — da je to pismo uništilo njegov svemir.
Zatim je uradio ono što treba: prihvatio je.
Habl je oklevao sa objavljivanjem skoro godinu dana, delom zato što je van Manenovo merenje okretanja i dalje stajalo nepobijeno i on nije umeo da ga uskladi sa svojim rezultatom.
Rezultat je konačno saopšten 1. januara 1925, na sastanku Američkog astronomskog društva u Vašingtonu — i to u Hablovom odsustvu, pošto je rad pročitao neko drugi. Do tada je Habl imao kefeide i u drugoj maglini, M33, i ukupno preko trideset njih.
Spor je bio završen.
Razvrstavanje
Habl je zatim uradio ono što se u ovom serijalu ponavlja kad se otkrije nova vrsta predmeta: razvrstao ih je.
Njegova podela, objavljena 1926. i dorađena 1936, deli galaksije — reč se tek tada ustalila, od grčkog naziva za Mlečni put — na tri glavne vrste:
- Eliptične (oznaka E) — glatke, bez krakova, od gotovo okruglih do izduženih.
- Spiralne (S) — sa središnjim zgusnućem i krakovima; deo njih ima i prečku kroz sredinu (SB).
- Nepravilne (Irr) — bez jasnog oblika. Magelanovi oblaci su takvi.
Habl je taj raspored nacrtao u obliku račve i pretpostavio da prikazuje razvoj — da se galaksije razvijaju od eliptičnih ka spiralnim. Otuda nazivi „rane" i „kasne" vrste, koji su se zadržali.
To je bilo pogrešno. Ista greška koju je Rasel napravio sa HR dijagramom u dvadeset sedmom delu: video je uređen raspored i pretpostavio da je poredak vremenski.
Podela se i danas koristi; tumačenje je odbačeno.
Šta je ovo promenilo
Svemir je porastao za nekoliko redova veličine. Pratimo tu skalu kroz ceo serijal: Eratosten je Zemlji dao obim od četrdeset hiljada kilometara. Prolazi Venere dali su astronomsku jedinicu. Besel je dao rastojanje do zvezde. Šeplii je izmerio Mlečni put. Sada se ispostavlja da je i Mlečni put samo jedan od bezbroj takvih sistema.
Svaki od tih koraka umanjivao je našu veličinu. Ovaj je najveći.
Mlečni put je postao predmet, a ne okvir. Do 1925. bio je pozadina — ono unutar čega se sve dešava. Posle 1925. postao je jedan primerak vrste, koja se može upoređivati, razvrstavati i prebrojavati.
Kosmologija je postala nauka o merenju. Pitanje kako je svemir uređen prestalo je da bude filozofsko i postalo pitanje na koje se odgovara fotografskom pločom.
I odmah je ta nauka naišla na nešto što niko nije tražio.
Još od 1912, astronom Vesto Slajfer (Vesto Slipher) sa opservatorije u Arizoni merio je spektre spiralnih maglina — mukotrpno, jer je za jedan spektar bilo potrebno i po četrdeset sati izlaganja ploče kroz više noći.
Našao je nešto neobično. Tamne linije u tim spektrima — one iste Fraunhoferove linije iz dvadeset petog dela, koje su potpis elemenata — nisu bile na svojim mestima. Bile su pomerene, i to kod skoro svih ka crvenom kraju.
Do 1917. izmerio je četrdeset jednu maglinu. Trideset šest ih se pomeralo ka crvenom.
Niko nije znao šta to znači, jer se nije znalo ni koliko su daleko.
A sada se znalo.
Tekst je nastao u saradnji sa modelom Claude Opus 5 (Anthropic), po autorskom konceptu i uz uređivanje autora bloga.
Comments
Post a Comment