Загадки космоса. Планеты и экзопланеты - Андрей Мурачёв

Первым страстным увлечением Гершеля стали галактические туманности, о природе которых в то время ходило много домыслов. Он даже якобы увидел, как меняются контуры таких туманностей. Также астроном безуспешно искал следы присутствия цивилизации на Луне, а не найдя их, начал измерять высоту лунных гор по отбрасываемым ими теням. Постепенно Гершель обзаводился знакомствами с людьми, занимавшимися, как и он, наукой. После встречи с королевским астрономом Невилом Маскелином он переключился на поиск двойных звезд. В первую же ночь наблюдений Гершель обнаружил, что Полярная звезда на самом деле двойная.

Со времен Античности и до Гершеля астрономы были сосредоточены на изучении движения Солнца, шести известных планет и их спутников. А звезды рассматривались как фон, пейзаж, на котором разыгрывается вечная драма. Гершеля же с самого начала привлекали именно звезды: он увидел в них живую, как сказали бы наши современники, эволюционирующую структуру. Он методично, звезда за звездой, исследовал небо. К концу 1781 года в его журнале для наблюдений было отмечено 269 двойных звезд. Телескоп Гершеля оказался так хорош, что даже английское научное сообщество не смогло проверить на своих телескопах утверждение этого астронома-самоучки о Полярной звезде.

13 марта 1781 года внимание Гершеля привлек один объект, который, на его опытный взгляд, не был похож на все остальные звезды. Через четыре дня астроном снова посмотрел на него и увидел, что тот изменил свое положение относительно других звезд. Гершель понял: так может вести себя только нечто, находящееся внутри Солнечной системы. Он предположил, что открыл новую планету, и, написав об этом статью, отправил ее Лондонскому королевскому обществу. Для определения орбиты объекта математикам потребовалось время, в течение которого одни астрономы верили, что Гершель наткнулся на новую комету, а другие, в том числе Маскелин, – что это действительно новая планета. Вторые оказались правы: неизвестный музыкант из Бата, «выскочка-астроном» смог разглядеть то, что за столько лет не увидел весь мир. В ноябре Гершеля наградили медалью Копли, а еще через месяц избрали членом Королевского общества.

Вот что написал Гершель о своем открытии в автобиографии: «Сложилось мнение, будто счастливый случай привел эту звезду в поле зрения моего телескопа. Это очевидная ошибка. Я последовательно рассматривал каждую звезду на небе – и не только такой величины, как звезда, на которую я обратил внимание той ночью, но и гораздо меньше…. Если бы в тот вечер мне помешали дела, я должен был бы найти ее следующей ночью. Качество моего телескопа позволило мне различить видимый диск планеты, едва я взглянул на нее».

Следуя традиции, согласно которой новые большие открытия посвящались членам правящей династии, Гершель назвал планету в честь короля Георга III – Georgium Sidus, что значит «Звезда Георга». Традиция не подвела Гершеля, и король пригасил его в Лондон, а через некоторое время и вовсе пожелал сделать королевским астрономом. На самом деле ситуация сложилась довольно щекотливая: можно ли сделать человека без дворянского происхождения и соответствующего образования королевским астрономом? Король долго тянул, несмотря на то что Гершель блестяще выдержал все испытания, но в итоге, уступив доводам и давлению друзей Гершеля, был вынужден сдаться. Таким образом, новоиспеченный королевский астроном покинул Бат и переехал в окрестности Виндзора, где полностью отказался от музыки и посвятил себя науке. Вслед за братом из Бата уехала и Кэролайн.

При дворе Гершель продолжал методично наблюдать за небом, изучая звезды и туманности. В 1784 году, проделав большую работу, он опубликовал статью под названием «Отчет о некоторых наблюдениях, направленных на исследование строения небес»[59], где утверждал, что туманности – это гигантские скопления звезд, собранных вместе гравитацией. В статье описана Вселенная, главной силой в которой является сила притяжения: более тяжелые звезды притягивают более легких соседей, и это приводит к тому, что образуются скопления, воспринимаемые нами с большого расстояния как размытые пятнышки света. Гершель первый предположил, что туманности Ориона и Андромеды могут иметь огромные размеры и содержать невообразимое число звезд, то есть, выражаясь современным языком, представлять собой другие, отличные от Млечного Пути, галактики. Заметив, что одни скопления звезд более плотные, тогда как другие более разреженные, и поразмышляв над этим, Гершель решил, что кластер звезд со временем становится все плотнее и плотнее, пока не сожмется под действием гравитации. Возможно, думал он, именно этот механизм в конечном итоге приводит к появлению планет.

В 1785 году стало совершенно понятно, что точности существующих рефлекторов недостаточно и нужно строить инструменты с более значительным фокусным расстоянием. Летом 1785 года проект нового, 40-футового (~12 м) телескопа был представлен королю. Георг III, который хотел войти в историю как покровитель науки, согласился финансировать этот проект. Но денег, выделенных монархом, все равно не хватило. Большую часть стоимости телескопа оплатил сам Гершель из собственных средств.

Примерно раз в 15 лет Сатурн поворачивает свои кольца к Земле так, что становится удобно наблюдать их во всей красе и исследовать спутники этой планеты. Со времен Гюйгенса и Кассини, живших во второй половине XVII века, было известно пять спутников Сатурна: Титан, Япет, Рея, Тефия, Диона. В 1787 году, когда «окольцованный» гигант снова повернулся к Земле боком, Гершель направил на него свой 20-футовый (~6 м) телескоп и, наблюдая за планетой почти 17 ночей, как будто бы заметил у нее шестой, неизвестный до сих пор спутник. Но полной уверенности у астронома не было. Через год погодные условия помешали провести полноценные наблюдения. Еще через год, 28 августа 1789 года, когда 40-футовый рефлектор уже достроен, Гершель вновь наблюдает Сатурн и понимает: ошибка исключена. То, что он видит в телескоп, лежит в плоскости колец, а значит, является новым, еще не описанным спутником Сатурна. Гершель срочно пишет официальное письмо о своем открытии президенту Лондонского королевского общества сэру Джозефу Бэнксу. Переживая, что его первенство могут оспорить, Гершель, уже в личном письме, добавляет, что открытие было сделано еще два года назад, но дела не позволили объявить о нем вовремя. За шестым спутником почти сразу последовало открытие седьмого – 17 сентября того же года. Это был триумф Гершеля и его телескопов. Сегодня мы знаем эти спутники Сатурна как Энцелад и Мимас.

Как только Уильям забрал Кэролайн из родительского дома, он посвятил ее в свои астрономические увлечения. Первое время она помогала брату, шлифуя стекла и систематизируя его наблюдения. В Виндзоре Уильям сконструировал для нее маленький телескоп, с помощью которого она могла наблюдать за небом. Кэролайн хотела проводить собственные исследования. Поскольку ее телескоп не обладал такой точностью, как большие телескопы брата, она посвятила себя поискам комет, а параллельно занималась созданием каталога звезд. Первую комету Кэролайн обнаружила в 1786 году. Всего за 11 лет наблюдений она нашла восемь комет.