Туманное пятнышко в небе
Когда говорят о туманности Андромеды, на память приходит роман Ивана Антоновича Ефремова, ставший вехой в советской научной фантастике. Ефремов прославил ближайшую к Млечному Пути большую галактику, однако мало кто видел туманность Андромеды своими глазами, а не на астрофотографиях. Хотя в безлунную ночь вдали от городских огней можно разглядеть в созвездии Андромеды очень слабое, на пределе зрения, туманное пятнышко — довольно большое по видимому размеру, в несколько раз больше полной Луны. А вот увидеть в пятнышке спиральные рукава вряд ли получится.
Совсем недавно — по историческим масштабам — туманность Андромеды была известна лишь узкому кругу астрономов-профессионалов, занимавшихся поисками комет. Приблизившись к Солнцу, комета обзаводится длинным и красивым хвостом, но далёкая от Солнца она видна на небе как слабенькое пятнышко, которое легко спутать с другими небесными туманностями. Часто путали. От обычных туманностей слабая комета отличалась тем, что перемещалась по небу. Возникла задача: переписать и занести в каталог все видимые невооружённому глазу неподвижные туманности — тогда их не станут путать с далёкими кометами.
С этой задачей справился французский астроном Шарль Мессье, опубликовавший в 1784 году каталог 103 неподвижных туманностей, на века прославивший имя автора. С тех пор все туманности, вошедшие в каталог Мессье, обозначаются буквой М и порядковым номером. Туманность Андромеды зарегистрирована в каталоге Мессье под номером 31. Так её обозначают и в наши дни: М 31.
Больше века эта спиральная туманность интереса у астрономов не вызывала. И если бы не случай (сыгравший, как мы увидим, особую роль в науке), история внегалактической астрономии была бы иной. Случай же, о котором идёт речь, произошёл в 1885 году. В обсерватории города Дерпта (Тарту) работал в то время астроном Эрнст Гартвиг. Он обнаружил в туманности М 31 звезду, которой до этого момента там не было. Звезда была слабая, на пределе видимости невооружённым глазом. С каждой ночью блеск звезды ослабевал, и несколько недель спустя Гартвиг не мог разглядеть её даже в телескоп. Такие звёзды — неожиданно вспыхивавшие и медленно угасавшие — астрономы наблюдали уже не раз. Их назвали новыми звёздами. Новая, которую наблюдал Гартвиг, получила наименование S Андромеды. Как потом оказалось, её видели и другие наблюдатели, но никто, включая Гартвига, не понял, какое значение для науки будет иметь именно эта вспышка.
Никогда прежде астрономы не обнаруживали новые звёзды в туманностях. А туманности в космогонических представлениях того времени играли очень важную роль. Ещё в 1755 году немецкий философ Иммануил Кант предложил так называемую небулярную (от слова nebula — туманность) гипотезу происхождения звёзд и планетных систем. В 1796 году такую же идею высказал французский учёный Пьер-Симон Лаплас, и вплоть до начала ХХ века небулярная гипотеза была единственной, которую признавали все астрономы.
Кант и Лаплас предположили, что звёзды образуются вместе со своими планетными системами из вращающегося межзвёздного плотного газового облака, которое мы и видим как туманность. Облако это неоднородно, где-то оно плотнее, где-то более разреженное. Там, где газ плотнее, частицы сильнее притягиваются друг к другу, из-за чего плотность газа растёт ещё больше, и спустя миллионы лет его сгустки превращаются в звезду (самый большой сгусток) и планеты (сгустки поменьше).
Туманности из каталога Мессье, по мнению астрономов, как раз и могли быть такими облаками, из которых со временем рождались звёзды. И вот в одной из туманностей, а именно в М 31, действительно вспыхнула звезда — S Андромеды! Это веский аргумент в пользу правильности небулярной теории Канта—Лапласа.
Но аргумент — ещё не доказательство! Строго говоря, нужно было сначала доказать, что М 31 — действительно газовая туманность, а не очень далёкое скопление звёзд, ведь до Галилея и Млечный Путь представлялся туманной полосой, а не звёздным океаном*.
*Справедливости ради нужно отметить: древнегреческий философ Демокрит ещё примерно в 425 году до н. э. предположил, что Млечный Путь состоит из множества тусклых звёзд, так плотно собранных вместе, что издалека они кажутся светящейся полосой. Но эту идею Демокрита за долгие годы успели забыть, ведь проверить её без телескопа было невозможно.
Казалось бы, какая разница, М 31 — скопление звёзд или газовое облако? Если М 31 — газовая туманность, то расстояние до неё сравнительно невелико, по астрономическим меркам, конечно. Сотни световых лет, вряд ли больше. На большем расстоянии туманность была бы не видна. Но если расстояние до S Андромеды не превышает тысячи световых лет, то эта новая звезда ничего особенного собой не представляет, бывали новые и поярче. Через шесть лет после вспышки S Андромеды, в 1891 году, вспыхнула новая звезда в созвездии Возничего, и в максимуме она имела примерно четвёртую звёздную величину, то есть была раз в шесть ярче, чем S Андромеды.
А что если М 31 на самом деле не газовая туманность, а очень далёкое звёздное скопление? Тогда расстояние до него должно быть гораздо больше — в десятки, а то и в сотни раз. Ведь с относительно близкого расстояния туманное пятно удалось бы увидеть в телескопы как скопление отдельных звёзд. Тогда S Андромеды оказывается звездой из ряда вон выходящей, сродни звезде Тихо Браге, вспыхнувшей в 1572 году, звезде Кеплера 1604 года или ещё более яркой звезде-гостье 1054 года. Эти звёзды в максимуме светили так ярко, что были видны даже днём. Такие явления сейчас называют сверхновыми.