Стеклянный небосвод: Как женщины Гарвардской обсерватории измерили звезды - Дава Собел

разговоров, по словам мисс Пейн, «немного портили назойливые комары», поскольку мисс Мори не любила закрытых окон, но ей было жалко убивать живность.

Элемент за элементом, прикидывая, строя графики и делая расчеты, мисс Пейн разбирала спектры, чтобы определить температуру звезд. Все ее данные отражали температуру звездных атмосфер – видимых поверхностных слоев звезд, излучавших свет. О температурах в недрах звезд можно было только гадать. Никто не знал, какие процессы дают звездам их могучую энергию.

Шепли, твердо вознамерившийся увидеть мисс Пейн первой в Гарварде обладательницей докторской степени по астрономии, собрал комиссию преподавателей, чтобы составить для нее предварительные вопросы к письменному экзамену. Она успешно сдала его 10 июня 1924 года. Как полноправная соискательница докторской степени мисс Пейн посещала летние астрономические конференции в Нью-Гэмпшире и Онтарио, размышляя между тем, где взять деньги на продолжение учебы. Стипендия Пикеринга предоставлялась на год, и ее продление не предусматривалось.

В Торонто, на августовском съезде Британской ассоциации содействия развитию науки, мисс Пейн снова встретила своего первого кумира Артура Стэнли Эддингтона, а также Эдварда Артура Милна. Они предупредили ее, что в Англии перспективы для женщин-астрономов не улучшились и ей по возможности надо оставаться по эту сторону Атлантики. К счастью, мисс Пейн, будучи аспиранткой моложе тридцати, которая хотела обучаться в США при сохранении иностранного гражданства, соответствовала требованиям Мемориальной стипендии Розы Сиджвик, которую назначала Американская ассоциация женщин, обучавшихся в университетах. Полученные таким образом в сентябре $1000 обеспечили ей второй год в Гарварде.

Возобновив измерения звездных температур, мисс Пейн замахнулась и на выяснение соотношений элементов в звездах разных классов. Но если определенные с большим трудом температуры согласовывались с предыдущими теориями, то новые данные по содержанию элементов смущали ее. Если звезды состояли из тех же веществ, что и земная кора, то, как предполагали многие астрономы, относительные пропорции тоже должны совпадать. Ожидалось, что распространенные на Земле вещества – кислород, кремний и алюминий – будут столь же распространенными на звездах. Расчеты мисс Пейн действительно показали соответствие для большинства элементов, кроме двух самых легких – водорода и гелия. Звездные атмосферы изобиловали водородом. Гелия тоже было много, но водорода на звездах оказалось чуть ли не в миллион раз больше, чем на Земле. На фоне избытка водорода и гелия количество всех других компонентов звезд было, можно сказать, следовым.

В декабре Шепли отослал черновик необычного отчета мисс Пейн ведущему специалисту по составу звезд Расселу. Рассел похвалил ее метод, но отверг результаты. «Явно невозможно, – сказал он ей 14 января 1925 года, – чтобы водорода было в миллион раз больше, чем металлов».

Мисс Пейн очень дорожила своей методологией. Однако авторитет такого статусного и опытного ученого, как Рассел, был неоспорим. Она послушно смягчила свои выводы. Когда в феврале мисс Пейн подготовила отчет для публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences, то отметила «неправдоподобно высокие» доли водорода и гелия с оговоркой, что они «почти наверняка не соответствуют действительности». В столь молодой дисциплине, как физическая химия звезд, аномальные результаты не были поводом для конфуза. Скорее они указывали на загадки, которые предстояло исследовать и объяснить.

Официально Солон Бейли ушел на пенсию из Гарвардской обсерватории 1 февраля 1925 года, хотя де-факто не прекратил там работать. В свои 70 лет он продолжал открывать и изучать переменные звезды в шаровых скоплениях и по предложению Шепли начал писать авторизованную историю обсерватории.

В том же году ушел в отставку и Уильям Пикеринг. Как и Бейли, он продолжал занятия астрономией и содержал Мандевильскую обсерваторию за свой счет. Пикеринг купил новый телескоп после того, как Шепли заставил его вернуть тот, что долго находился на Ямайке, – 11-дюймовый рефрактор, подаренный Гарварду в 1886 году миссис Дрейпер. Как только инструмент опять оказался в Кеймбридже, Шепли вновь задействовал его в звездной спектроскопии и фотометрии.

Генриетта Ливитт получила в 1925 году запоздалое признание от поклонника, еще не знавшего, что она умерла. «Многоуважаемая мисс Ливитт, – так начиналось письмо Гёсты Миттаг-Леффлера из Шведской королевской академии наук от 23 февраля. – То, что рассказал мне мой друг и коллега профессор фон Цейпель из Уппсалы о вашем изумительном открытии эмпирического закона связи между звездными величинами и периодичностью переменных типа цефеид в Малом Магеллановом Облаке, столь глубоко потрясло меня, что я всерьез склонен номинировать вас на Нобелевскую премию по физике 1926 года, хотя мое знание предмета еще несовершенно». Автор, ярый борец за признание женщин в науке, в 1899 году добивался полноправного профессорского звания в Стокгольмском университете для Софьи Ковалевской, математика из России. В 1903 году он сумел убедить Нобелевский комитет присудить премию по физике Марии Кюри наравне с ее мужем Пьером и их соотечественником Анри Беккерелем, первооткрывателем радиоактивности.

Шепли ответил Миттаг-Леффлеру 9 марта: «Исследования мисс Ливитт по переменным звездам в Магеллановых Облаках, приведшие к открытию связи между периодичностью и видимой величиной, дали нам очень эффективный инструмент измерения межзвездных расстояний. Лично мне они оказались очень полезными, поскольку именно я интерпретировал наблюдение мисс Ливитт, обосновал его с точки зрения абсолютной светимости, распространил на переменные шаровых скоплений и использовал в измерениях Млечного Пути. Не так давно Хаббл сумел использовать график зависимости периодичности и светимости, построенный мною на основе трудов мисс Ливитт, для измерений расстояний до спиральных туманностей. Большую часть времени, проведенного в Гарвардской обсерватории, она занималась тяжелой рутиной по определению стандартных величин, на которые можно опираться в исследованиях галактической системы. Будь мисс Ливитт свободна от этих повинностей, уверен, ее научный вклад был бы еще более блестящим». Шепли просил разрешения поделиться этим знаком признания со стороны шведских ученых – разумеется, конфиденциально – с матерью и братом мисс Ливитт.

Мисс Пейн часто поздравляла себя с тем, что ей удалось избежать рутинной работы, выпавшей на долю мисс Ливитт. Весной 1925 года она переживала, по ее словам, «нечто вроде экстаза» в те шесть недель, пока писала диссертацию. В ней мисс Пейн описывала новаторство своих методов, представляла откалиброванную шкалу звездных температур и выводы об относительном содержании химических элементов в звездах. Основываясь на своих предыдущих дискуссиях с Генри Норрисом Расселом, она повторила оговорку насчет переизбытка водорода и гелия, то есть снова отмахнулась от их колоссальной доли как от «почти наверняка не отражающей действительность».

Как Пикеринг в 1895 году начал выпуск Гарвардских информационных бюллетеней ради объявления о том, что мисс Флеминг открыла вторую новую – в созвездии Парусов, так и Шепли запустил серию «Гарвардские монографии» в 1925 году ради того, чтобы представить широкому вниманию диссертацию мисс Пейн. Вместо того чтобы запихивать ее труд в один из выпусков «Анналов», рассылавшихся по подписке обсерваториям и научным институтам, Шепли издал «Атмосферы звезд» в твердой обложке и выставил на продажу по $2,50. Один экземпляр он послал в подарок Расселу, который тут же ответил: «Проглотил сразу, как только получил вчера». Рассел заявил, что лучшей диссертации, чем у мисс Пейн, ему читать не доводилось, разве что диссертация самого Шепли об орбитах затменно-двойных звезд. «Особенно меня поражают, – писал Рассел, – широта познаний в предмете, ясность стиля и значимость собственных результатов мисс Пейн».

Ошеломляющим стало открытие, что все звезды примерно одинаковы по составу. Буквенные категории дрейперовского каталога обозначали различия температуры, а не химического состава. Генри Дрейпер бы удивился.

Водородный вопрос, однако, требовал разрешения. Если многочисленные, выраженные спектральные линии водорода не означали реального высокого содержания, то что они отражали? Присутствуя во многих спектрах, водородные линии служили основой классификации звезд по категориям. Формы спектров задавали тон при разработке классификации Генри Дрейпера – так Пикеринг в ту пору для отдохновения собирал головоломки, непременно перевернув сотни деталей картинками вниз, чтобы избежать подсказок; он складывал их, ориентируясь исключительно по форме. В свете нового представления о спектральных линиях, подкрепленного атомной теорией, преобладание водородных линий казалось парадоксальным. Эта новая загадка привлекала Рассела, который на досуге увлекался еще и разгадыванием газетных кроссвордов. Рассел открыто сравнивал анализ сложного спектра с «решением большого кроссворда». Он постигал тонкости расшифровки и определения спектров, засиживаясь в Маунт-Вилсон, приводя туда астрономов фотографировать звездные спектры для его исследований и сотрудничая с физиками из Национального бюро стандартов, которые снабжали его лабораторными спектрами конкретных элементов.

В предисловии редактора к «Атмосферам звезд» Шепли напоминал читателям, что применение атомного анализа в астрономии