Самая большая ошибка Эйнштейна - Дэвид Боданис

Генриетта Ливитт (1910-е гг.)

Ливитт заметила в меньшем из двух Магеллановых Облаков огромное количество звезд, которые горят именно таким образом. Сопоставляя пластинки, снятые с промежутком в несколько дней или недель, она обнаружила, что сияние этих звезд вовсе не так стабильно, как у нашего Солнца. Некоторые из них в какой-то момент сверкали ярко, затем меркли, а спустя несколько дней или недель снова разгорались. Первые пульсирующие звезды такого рода нашли в созвездии Цефея, поэтому подобные небесные объекты (переменные звезды) назвали цефеидами.

Если бы оказалось, что цефеиды, эдакие космические свечи, мерцают случайным образом, это означало бы, что Ливитт просто нашла в космосе нечто забавное, хоть и малопонятное. Но, похоже, тут была некая закономерность. И Генриетта стала думать об этих странных звездах всерьез. Когда она просила выслать ей больше снимков Магеллановых Облаков (эти запросы, разумеется, шли через Пикеринга, поскольку он больше никому не позволял связываться с начальником своего андского телескопа), неизменно приходили пластинки, которые показывали области, весьма насыщенные звездами: при каждом новом увеличении можно было разглядеть все больше и больше светил. Ливитт предположила, что Облака вовсе не находятся вблизи Земли: возможно, они принадлежат к звездному скоплению, расположенному на далеком расстоянии от нашей планеты.

Но вот насколько далеком? До Генриетты Ливитт никому не удавалось придумать линейку для измерения расстояний от Земли до самых дальних краев Вселенной, поскольку никто не сумел разработать метод оценки истинной яркости какой бы то ни было отдельной звезды. Непросто узнать подробности об отдельном огоньке, ненадолго вспыхивающем ночью посреди темного поля. Не очень яркий свет может идти от сильного фонаря, расположенного далеко, но с таким же успехом его мог породить более слабый фонарик, расположенный гораздо ближе к нам. Великое открытие Ливитт как раз и позволяло решить эту проблему, неизбежно возникающую при наблюдении звезд.

Склоняясь над фотопластинками в кирпичном здании обсерватории близ Бостона, Ливитт обнаружила, что можно рассортировать переменные звезды-цефеиды, как разные категории фонарей. Допустим, Малое Магелланово Облако очень далеко от нас. Сравним его с некоторым количеством фонариков, которые держат люди, стоящие в разных местах отдаленного луга. С нашей точки зрения кажется, что все они находятся на примерно одном и том же расстоянии от нас.

Ливитт заметила, что некоторые цефеиды пульсируют медленно – с периодом около 10 суток. Другие же мерцали быстрее – с периодом около 3 суток. Важнее всего то, что звезды, пульсировавшие относительно медленно, казались ярче на фотографиях, присланных из Арекипы. Поскольку она предположила, что все они находятся примерно на одном и том же расстоянии от Земли, это означало, что медленно пульсирующие звезды должны давать больше света, чем звезды, пульсирующие быстрее. Если вернуться к нашей аналогии с фонариками на далеком лугу, получится, что если те, которые включаются и выключаются с меньшей частотой, чем другие, выглядят ярче прочих, можно предположить, что они и на самом деле ярче.

Этого еще не достаточно для того, чтобы мы могли определить реальное расстояние до луга. Но допустим, мы сумели заполучить в свои руки один из этих фонариков (скажем, мигающий медленно) и выяснили, что он испускает свет, имеющий мощность два ватта. Если мы теперь, взглянув на этот дальний луг, заметим на нем огонек, пульсирующий с такой же частотой, мы будем знать, что он обладает мощностью два ватта. И в зависимости от того, насколько тусклым он покажется нам на расстоянии, мы сможем оценить это расстояние.

Так и с переменными звездами-цефеидами. По счастью, астрономы сумели измерить яркость одной цефеиды, находящейся на гораздо меньшем (и уже известном) расстоянии от Земли, и установить, сколько света она испускает на самом деле. Это позволило Генриетте Ливитт проградуировать свою космическую линейку. Если новооткрытая цефеида пульсировала с периодом, скажем, семь суток, то цефеиды, пульсирующие с таким же периодом в далеких Магеллановых Облаках, должны обладать такой же истинной яркостью. В зависимости от того, насколько тусклой эта далекая цефеида казалась по сравнению с близкой, Ливитт могла рассчитать, насколько далеко Магеллановы Облака находятся от Земли.

Замечательно было научиться проделывать это «в уме», не выходя из бостонской обсерватории. Когда поведение одной из звезд, которые изучала Ливитт, показалось ей особенно непонятным, она шутливо сказала коллеге: «Остается найти способ забросить в небо сеть и затащить эту штуковину к нам, иначе мы никогда в ней не разберемся!» Однако Ливитт понимала, что вообще-то ей не полагается проводить такие исследования. Одна из ее коллег-вычислительниц отмечала в дневнике: «Если бы мы только могли все время продолжать оригинальные исследования, смотреть на новые звезды, изучать их особенности и изменения, у нас была бы не жизнь, а мечта. Но мы вынуждены откладывать в сторону самое интересное».

Впрочем, Ливитт научилась обходить такие преграды. Однажды она сообщила Пикерингу, что собирается ненадолго уехать из Бостона на отцовскую ферму в Висконсине, но будет очень ему признательна, если он пришлет ей все ее личные записные книжки, чтобы она могла продолжать оказывать помощь обсерватории. Разумеется, незачем было сообщать ему, над чем она в действительности работает.

В 1906 году (Эйнштейн еще наслаждается семейной жизнью с Милевой, пытаясь при этом избавиться от работы в патентном бюро и подыскать себе что-нибудь более подходящее) Ливитт собрала воедино свои главные находки в статью, озаглавленную «1777 переменных звезд Магеллановых Облаков». Она показала, как наблюдение этих небесных объектов позволяет обрести «линейку» для измерения Вселенной; как ее цефеиды мерцают согласно четкому расписанию и как это мерцание соотносится с их истинной яркостью.

Это было фантастическое достижение. Пикеринг пришел в ярость. Генриетта была его подчиненной, простой вычислитель-ницей, всего лишь женщиной. Он пытался хотя бы частично опубликовать ее открытия под собственным именем (или выступить с докладом о них на конференции), но слухи об этом быстро распространялись в научном сообществе. Один из принстонских астрономов восхищался: «Как энергично мисс Ливитт расправляется с переменными звездами! За ее новыми открытиями трудно уследить!»

Пикеринг не мог этого вынести и попросту отстранил Ливитт от ее исследований, велев ей навсегда забыть о каком-то там изучении этих так называемых переменных звезд Магеллановых Облаков. Ей следует заняться тщательнейшим вычислением звездных координат в области Полярной звезды, заявил он. Вероятно, другие астрономы не считали эту работу такой уж важной, но Пикеринг отличался большой педантичностью и полагал, что эти таблицы непременно прославят его.

Ливитт неоднократно пыталась вернуться к любимому занятию. В 1912 году (в этот год Эйнштейн начинает сотрудничать с Гроссманом, который помогает ему заложить математические основы теории гравитации) ей удалось опубликовать статью, где излагалось еще больше подробностей о том, как использовать цефеиды для измерения истинных расстояний в дальнем космосе. После столь вопиющего нарушения служебной субординации Пикеринг поступил еще более жестоко. Он распорядился, чтобы впредь ей отказывали в новых фотопластинках из Анд, если на этих пластинках содержались изображения проклятых Магеллановых Облаков.