Hrvatski

Velika debata: Curtis – Shapley

(Antonija Vidić)

Osvrt i dojam

Nitko danas živući nije prisustvovao predavanjima Curtisa i Shapleya; sliku znanstvenog i ostatka svijeta u kojem su se kretali dobivamo iz pisanog materijala i priča iz druge ruke. U ovisnosti izbora kuta gledanja tadašnji svijet nam može izgledati jako moderno, ali i “antički”. Mudrost kasnijeg uviđanja pokazala je da je svaki od govornika imao u nečemu pravo, dok je u nekim dijelovima bio u zabludi, birajući podatke i donoseći onda iz njih zaključke. Iz današnjih diskusija o događaju iz 1920. godine dobiva se dojam da je Shapley izašao kao pobjednik. No, reakcije obojice na Hubbleovo otkriće cefeida u Andromedinoj galaktici kristalizirale su pretpostavke o egzistenciji izvangalaktičkih objekata (gdje je Curtis bio točniji) i dalekosežnijoj važnosti, nego što je veličina Mliječne Staze (gdje je Shapley imao točnija predviđanja). Shapley je danas poznatiji i u knjigama ga se povezuje s kopernikanskim obratom pomicanja Sunca iz središta Galaktike. I u današnjim bi uvjetima vjerojatno dobio većinu publiciteta. Curtisova ponavljana rečenica: “Potrebno je više podataka”, ima i danas izvanrednu težinu.

Svijet i astronomija 1920.-tih

Rasprava u čast Williama Halea završila je u 9:30, bez uobičajene čaše vina, zbog 19. amandmana Ustava SAD-a od 16. siječnja, uvođenjem “velikog eksperimenta” – prohibicije. Te su godine američke žene po prvi puta glasovale, osnovano je Društvo naroda, papa je bio Benedikt XI, svjetska je populacija brojila oko 2 milijarde ljudi. Tek 5% stanovnika SAD-a je bilo starije od 65 godina, 22% radne snage činile su žene. Medu srednjoškolcima ženski je rod bio u vodstvu 2:1, dok je obrnuta situacija vladala na sveučilištima. Španjolska gripa odnijela je 20 milijuna ljudi u tri godine, u odnosu na 8.5 milijuna poginulih u I. svjetskom ratu. Oscara će tek izmisliti, dok za Nobelovu nagradu 1920. nije bila sjajna godina – nekolicina ih i nisu baš bili stručnjaci. Za fiziku nagradu je dobio Charles Guillaume, za mir Leon Bourgeois, za književnost Knut Hamsun, za psihologiju i medicinu August Krogh i za kemiju Walter Nernst. Enrico Caruso je otpjevao svoju posljednju skladbu, a Aghata Christie je objavila svoj prvi krimić “Čudnovata događanja u Stylesu”. Te godine je umro umjetnik Modigliani – kontroverzna figura onda i sada. Nepotpuna lista rođenih bi se sastojala od Nat “King” Colea, Alexa Haileya, Isaaca Asimova, Raya Bradburya, Mickeya Rooneya, Frederica Fellinija, Yula Brynnera, Lane Turner, Waltera Matthana. Božić je pao u subotu, a rasprava u ponedjeljak.

Ne iznenađuje nepoznavanje izvora zvjezdane energije. Starost od dvije milijarde godina nekih zemaljskih stijena i stabilnost perioda pulsiranja cefeida povlačile su da niti gravitacijska potencijalna energija, niti radioaktivnost nisu dovoljne za objašnjenje. U zraku su lebdjele nove ideje o “subatomskoj energiji” koja bi omogućavala Suncu dovoljno energije 10 milijardi godina bez znatne promijene mase; i o nekakvom obliku uništenja elektrona i protona (tada jedinih poznatih čestica) što bi bilo dovoljno za 10 bilijuna godina života. Jedina prihvatljiva slika zvjezdane evolucije bila je Russellova teorija divova i patuljaka, iz koje smo preuzeli spektralne pojmove “rani” i “kasni”. Zvijezda bi se “rađala” svijetla i crvena, sažimajući se prema glavnom nizu sve dok ne bi potrošila svu “divovsku tvar”, štogod to bilo, nakon toga bi se dijagonalno spustila po glavnom nizu održavajući se “patuljastom tvari” i tamneći kao crveni ili bijeli patuljak. Curtis i Shapley su se manje ili više slagali s tim objašnjenjem, dok ga je Shapley čak iskoristio kao teorijski argument u izvodu udaljenosti. U godini relevantnoj za “veličinu Svemira” između objavljenih radova bio je Shapleyev o kuglastim skupovima, Haberov o cefeidama, kao pomrčinskim dvojnim zvijezdama, Kapteynov i van Rhijnov, u kojem, na osnovu brojanja zvijezda, zagovaraju malu heliocentričnu galaktiku i rad Russella koji je dokazao da velike pozitivne brzine spiralnih maglica ne mogu dolaziti od tlaka zračenja Mliječne Staze. Pripremajući se za raspravu Shapley je posljednji mehanizam smatrao mogućim.

Teleskop nakon kojega ništa nije bilo isto kao prije. Pomoću ovoga teleskopa, sa zrcalom promjera 2.54-m (100 inča), Edwin Hubble 1924. godine je odredio daljinu do Andromedine maglice i pokazao da je svemir građen od galaktika, velikih zvjezdanih sustava poput Mliječne Staze. Samo 5 godina kasnije, također pomoću Hookerovog teleskopa Hubble je otkrio širenje Svemira, vjerojatno jedno od najvećih otkrića u povijesti čovječanstva.

Shapley i Curtis nisu jedina zvučna imena koja su 1920. godine govorila u Akademiji. Frank Boas govorio je o “rastu i razvoju s ekološkog stajališta”. Sama tema je još i danas goruća. Robert Yerkes predstavio je rezultate psihološke studije vojnih liječnika. Robert Goddard iznio je “mogućnosti korištenja raketa u vremenskoj prognozi”. Hale je opisao recentne rezultate dobivene 100-inčnim teleskopom, Millikan je raspravljao o “površinskoj refleksiji molekula”, Pupin o “ravnoteži valova”, a Arthur Noyes o direktnom sagorijevanju dušika i klora. Neke od tema zanimljive bi bile i danas, dok neke definitivno ne. Teme, čiji su predstavnici manje poznati, bile su mješavina starog i novog – “očuvanje prirodnih izvora”, “brzina rasta populacije”, “indijanska plemena u području rijeke Klamath”, “svakodnevna prehrana kao izvor vitamina”, “poboljšanja u telegrafiji”.

Povijest debate

William Hale se, preselivši obitelj iz središta Chicaga kratko prije velikog požara 1871. godine, obogatio konstruirajući liftove za zgrade koje su, nakon stihije, nicale velikom brzinom. Lift u Eiffelovom tornju također je njegovo djelo. Odlučnost i poduzetnost donijela je njegovom najstarijem sinu Georgeu, prvi mikroskop i teleskop, ali zasigurno i velik dio opreme na MtWilsonu. Pri Nacionalnoj akademiji znanosti osnovao je zakladu koja je, između ostalog, financirala godišnja predavanja.

Ne iznenađuje da je George Hale, izabran u Akademiju 1902. godine, imao znatan utjecaj na djelatnost fonda. Krajem 1919. godine obratio se Charlesu Abbotu, tajniku Akademije, predlažući da predavanje u znak sjećanja na njegova oca, u travnju iduće godine, bude u obliku debate na temu relativnosti ili veličine svemira. Abbot se odlučno protivio teoriji relativnosti smatrajući da će ubrzo završiti u zaboravu, te je rado podržao Haleov prijedlog da Campbell i Shapley raspravljaju o veličini svemira i postojanju “svemirskih otoka”. Istodobno je predložio i zamjenske teme kao što je ledeno doba ili nešto iz zoologije ili biologije. William Campbell bio je direktor Lick Observatory, a Shapley Haleov asistent na MtWilson Observatory. Shapley je upravo u to vrijeme skrenuo pažnju na sebe novim, većim udaljenostima temeljenim na promjenljivim zvijezdama u kuglastim skupovima. Pomalo je čudno što je teoriju svemirskih otoka trebao braniti Campbell, a ne Herber Curtis s istog opservatorija. Naime, Curtis je već desetak godina radio na fotografiranju maglica sa Crossleyevim reflektorom i bio je gorljivi entuzijast i zagovornik svemirskih otoka. Tjedan dana nakon predavanja na temu “Suvremena teorija spiralnih maglica” Curtis je večerao sa Haleom u Washingtonu. Nakon toga je Hale napisao Campbellu: “Planiram široki napad na spiralne maglice s posebnim naglaskom na unutarnja kretanja, vlastita gibanja, nove zvijezde, spektre različitih područja, te bih volio znati što Curtis ima i misli u tom smislu.” Koji je god bio početni razlog izbora Campbella kao govornika, Hale se, nakon što je vidio tri Curtisova članka o maglicama, odlučio za posljednjeg. U suštini, Hale je favorizirao relativnost, za koju mu je Abbot napisao: “Što se tiče relativnosti, moram priznati da bi se prije odlučio za neku drugu temu, nego za ovu gdje će tek desetak članova Akademije razumjeti pokoju riječ. Molim se Bogu da će napredak znanosti poslati relativnost u neko područje dalje i od četvrte dimenzije, odakle se nikad više neće vratiti i mučiti nas.” Očigledno je Abbotovo mišljenje prevagnulo, te je 18. veljače u svojstvu tajnika poslao telegram Haleu, obavještavajući ga da je uputio pozive Curtisu i Shapleyu da pripreme debatu na temu veličine svemira gdje bi svaki imao 45 minuta za iznošenje svojih ideja, argumenata i osporavanja zaključaka drugog. Curtis je prihvatio poziv, prvotno preko volje, ali se svakim danom sa sve više zadovoljstva pripremao za predstojeći okršaj. Shapley je isto tako pristao – Hale mu je bio nadređeni i poziv mu je predstavljao pohvalu – ali sa velikom nesigurnošću, jer mu je tada karijera bila na prekretnici.

Smrću Pickeringa u veljači 1919. godine ostalo je upražnjeno ravnateljsko mjesto opservatorija harvardskog sveučilista. Opravdano se spominjalo ime Henrya Russella, Shapleyeva mentora i jedinog američkog astronoma utjecajnog poput Halea. Pišući Haleu, Kapteyn je smatrao Shapleya dobrim i mogućim kandidatom, no on je, iako briljantan i originalan astronom, bio tek u tridesetima.

Prethodni hendikep nije zastrašio samog Shapleya. U sjećanjima na to vrijeme jasno se sjećao dana kada je čuo za Pickeringovu smrt i kada se odlučio natjecati za upražnjeno mjesto. Žurno je pisao i Russellu i Haleu, obrazlažući svoje namjere. Russell je u odgovoru bio jednako otvoren: “Iskreno govoreći, bilo bi mi drago vidjeti Vas na dobrom položaju na Harvardu, no ne i na direktorskom mjestu. Stoga Vas neću preporučiti za to mjesto, a i Vi nemojte napraviti životnu grešku pokušavajući isto popuniti.” Hale je upozorio Shapleya: “Moj savjet svakom kandidatu je ne imati glavnu ulogu prilikom zalaganja za dani položaj, jer je to najsigurniji način pobjede onog drugog.” Pokunjene glave, Shapley je, iako potajno se nadajući, pisao obojici da se više ne vidi kao mogući kandidat. Russellu je ponuđeno vodeće mjesto, uz mogućnost izbora mladog astronoma naprednih ideja kao desne ruke (Shapley je Russellu bio logičan izbor), da bi, i u slučaju Russellovog odbijanja ponuđenog mjesta, Shapley bio predložen za asistenta.

Vjerujući, ipak, da je predložen za direktorsko mjesto i željno očekujući poziv, Shapley je užasnuto iščekivao dogovorenu raspravu sa Curtisom. Posljednji je bio iskusan i vičan govornik koji bi ga lako mogao poraziti, bez obzira na znanstvene vrijednosti njihovih ideja. To ga može koštati i direktorskog mjesta, kojemu je sada bio najbliže. U užurbanoj prepisci između Shapleya, Curtisa, Halea i Abbota, Shapley je gotovo otvoreno predlagao i odobravao eventualnu zamjenu Curtisa nekim drugim astronomom Istočne obale, uporno pokušavajući umanjiti ozbiljnost i vremensko trajanje predloženog susreta. Četiri velika znanstvenika velik su dio pisama posvetili razmišljanjima o obliku susreta, treba li to biti debata, kao što je prvotno zamišljeno, ili pak diskusija – dva govornika na istu temu s različitim polazištima i stavovima, kao što je Shapley priželjkivao. Shapley je htio “obraditi” Halea prije nego li je posljednji dobio Curtisovo pismo, u kojem mu je iznio svoje želje, ali i kod Halea probudio zabrinutost. “Slažem se da ne bi trebali održati formalnu debatu, no isto sam tako siguran da se dobri prijatelji mogu s vremena na vrijeme i sukobiti. Isto tako, za publiku bi bilo zanimljivo da se na početku prijateljski rukujemo, metaforički rečeno, da bi poslije zauzeli borbeni stav.”. Hale mu je u odgovoru napisao slijedeće: “Smatram da se susret ne bi trebao zvati debata, niti da Shapley, koji je suglasan s prijedlogom da govori prvi, ima dodatno vrijeme pobijanja Vaših tvrdnji. Ako se Vi ili on želite osvrnuti na određene zaključke onoga drugoga, to onda učinite za vrijeme svojeg govora ili poslije na otvorenoj raspravi. Svaki od vas dvojice bi morao biti tragač za istinom koju je voljan istaknuti i priznati slabe strane u svojim obrazloženjima i potrebu za više novih podataka”.

Shapley, ne samo da je odvratio Halea od prvotnog koncepta debate, nego ga je uvjerio da je predloženih 45 minuta za svakog govornika previše. Obrazložio je to gubitkom pažnje kod publike, te predložio 35 minuta. Curtis je bio nemalo začuđen. Lick Observatory je u kratkom periodu organizirao nekoliko skupova na kojima se raspravljalo o veličini Galaktike i egzistenciji drugih galaktika, te je Curtis dobro znao koliko vremena treba za ozbiljan i temeljit prikaz saznanja i tvrdnji. “Za 35 minuta jedva se možemo i zagrijati”, protestirao je kod Halea. Naposljetku je nađen kompromis od 40 minuta.

Idući se problem ticao teme. Shapleyeva “Veličina Svemira” kritizirala je Curtisovu teoriju svemirskih otoka, kao slučaj u kojem bi se trebalo više raspravljati zbog svojih pretpostavki u pogledu galaktičkih dimenzija i same strukture. S druge strane, oba su znanstvenika priznala da, ako je točno što je zagovarao Shapley, tj. da je Galaktika puno veća nego što je smatrano, teško bi se mogla prihvatiti Curtisova tvrdnja da su spiralne maglice nezavisni svemirski otoci, i iz slikovitih prikaza posljednjeg očigledno je da se koncentrirao na teoriju ekstragalaktičkih objekata. Shapley je odobravao njihove različite, ali opet međusobno povezane pristupe, kao otvorene mogućnosti suradnje umjesto oštrog sukobljavanja: “U svom govoru nisam u mogućnosti ići do detalja o maglicama, iako ću dati neka objašnjenja, uvodne pojmove, ilustracije tako da ih Vi možete detaljno obraditi.” Znao je da Curtis planira predstaviti ozbiljna znanstvena obrazloženja, sažeta i vizualno predstavljena slajdovima. Shapley se odlučio požaliti Russellu, svom moćnom savezniku, tražeći od njega podršku, sugerirajući mu, kao i obično, stavljajući riječ u usta: “Prvo ja iznosim svoje mišljenje, a onda Curtis, da bi zatim bila otvorena rasprava. Haleova želja je da Vi vodite diskusiju na način i putem kojim Vi smatrate shodnim. Curtis se između ostalih poziva na Newcomba te želi pokazati da su moje udaljenosti deset puta prevelike. Tih deset puta je loše po Vaše hipoteze kao i po moje, kao što uviđa i Hale; to je napad na skoro sve dosadašnje astrofizičke teorije. Ukoliko nas Curtis ne izbaci iz ravnoteže svojom teorijom, zasigurno ćete pokazati svoj interes u “napadu” nakon debate sa svog konzervativnog stajališta. Mnogi na Licku, kao i na MtWilsonu, gledaju na nadolazeću raspravu kao na krizu novih astrofizičkih teorija. Kriza ili ne, zamoljen sam održati govor pred širokom publikom. Pišem Vam zbog toga, jer bi Vas mogla zanimati situacija, te da možete biti spremni na obranu vlastitih pogleda, ako ćemo se pozivati na njih. Da bi stvar bila gora po mene, Agassiz iz harvardskog opservatorija će također biti na predavanju”. Russell je zaista na kraju sučeljavanja Shapleya i Curtisa iznio svoje primjedbe i zaključke te se postavilo pitanje nije li on trebao biti treći autor objavljene verzije rasprave. Jedno od ključnih pitanja je sadržaj i razina Shapleyevog govora u Washingtonu. Naime, Shapleyevo izlaganje je bilo na elementarnoj razini, čime je umanjio mogućnost rasprave oko spornih pitanja. Njegov tekst imao je 19 stranica. Na posljednje tri naglasio je svoj doprinos u razvoju tehnike fotografiranja dalekih zvijezda, što je nebitno za teorijske argumente, no možda je bilo usmjereno onom dijelu publike odgovornom za daljini razvoj i napredak Harvarda. Od prvih 16 stranica, više od šest mu treba da bi došao do definicije svjetlosne godine! Dotle je Curtis nastojao predstaviti svoje ideje nizom slajdova popraćene kratkim komentarima. U ponešto izmijenjenom obliku su i objavljeni, dok su u Washingtonu predstavljali veliki kontrast u odnosu na Shapleyevo elementarno izlaganje. Toga se dotaknuo Shapley u svom pismu Curtisu nakon susreta, gdje kaže da Hale smatra da za objavljivanje tekstove treba preurediti, tj. učiniti ih istodobno i znanstvenima i razumljivima. Curtis je skromno prihvatio upućenu mu kritiku: “Da, pretpostavljam da sam bio pretežak. Pet minuta prije početka pomišljao sam čak o promjeni cijelog govora, no ipak sam ga održao u pripremljenom obliku.”

Da je postojao sudac možda bi zaključio kako sukoba nije niti bilo. Po nekima Curtis bi, ipak, bio pobjednik. Shapley je poslije komentirao: “Sada bih pametnije izveo pojedine činjenice. Ja sam čitao tekst, dok je Curtis svoj dio iznio bez čitanja, jer je bio dobar govornik i nije bio uplašen.” Curtis je u pismima svojoj obitelji napisao da je rasprava u Washingtonu dobro prošla, te da su ga uvjerili da je, zakoračio na pobjedničko postolje. Russell je u pismu Haleu na poziv da zauzme vodeće mjesto u opservatoriju Harvard Observatory izjavio: “Shapley nije u stanju sam izgurati stvari do kraja. U to sam pogotovo uvjeren nakon onog njegovog pisma u kojem priželjkuje Harvard i onog viđenog u Washingtonu” – te da se kojim slučajem Shapley pridružio Russellu na Harvardu kao “drugi”, Russell bi mu zasigurno predložio predavanja iz “kulture govora”. Za Curtisa to je bio klimaks njegova desetogodišnjeg istraživanja maglica; nedugo potom postavljen je za direktora Alleghney Observatory, čime su i njegovi kreativni dani kao promatrača bili završeni. Za Shapleya to je bila prilika da ga se kritički pogleda, te je na koncu pozvan na Harvard. Za dva velika kalifornijska opservatorija, to je bio sukob najboljih.

Biografije

Pogledajmo sada život i djelo četvero znanstvenika najuže vezanih uz događanja 1920.: Halea, koji je organizirao susret; Shapleya i Curtisa koji su održali predavanja i Edwina Hubblea, koji je samo nekoliko godina kasnije sakupio podatke koji su odgovorili na pitanje postojanja svemirskih otoka.

George Ellery Hale (1868-1938), najveći graditelj teleskopa u 20. stoljeću, a možda i svih vremena. Rođen je 1868. godine u Chicagu. Njegovo je obrazovanje teklo glatko, da bi 1892. godine bio imenovan profesorom astronomije. Njegov je entuzijazam za astronomiju započeo još u djetinjstvu kada je naučio da se svjetlost Sunca može analizirati spektroskopom i kada je otkrio sastav naše najbliže zvijezde. Do dvadesete godine dizajnirao je različite vrste spektroskopskih instrumenata s kojima je učinkovitije analizirao Sunčevu svjetlost. Životni san ovog astronoma, rođenog deset godina nakon tiskanja Darwinovih “Porijekla vrsta”, bio je da znanost jednog dana zajedničkom teorijom objasni početak i evoluciju zvijezda i života. Haleova karijera, kao poletačka snaga u području konstrukcije teleskopa i opservatorija, započela je sasvim slučajno, kada je saznao da je University of Southern California naručio leće za 40-inčni teleskop, ali ih nisu mogli platiti. U to je vrijeme najveći 36-inčni teleskop bio na Lick Observatory u Kaliforniji. Kao sin bogataša imao je izvrsne veze za traženje financijske potpore. Novac je došao od zaklade Charlesa Yerksa, proizvođača kamiona, i teleskop je konačno napravljen, čineći središnji dio Yerks Observatory i Halea prvim direktorom 1897. u 29. godini. Yerksov 40-inčni teleskop još uvijek je najveći refraktor na svijetu. No, Hale tu nije stao. Veliki refraktor u zaljevu Williams, Wisconsin, bio je jako dobar, ali je on htio nešto još bolje i veće, postavljeno na još pogodnijem mjestu. Poželjna su mjesta za promatranje zvijezda planinski vrhovi, bez gradske prašine, niske naoblake i gradskog svjetla. Boraveći u napuštenoj kolibi na MtWilsou u Kaliforniji, testirao je promatranje neba malim teleskopom. Kada je došao idući put, već je iskoristio potporu Carnegie Institutiona iz Washingtona i rođen je 60-inčni reflektor. Zrcalo je bilo dar njegova oca. Teleskop je stavljen u funkciju 1908. godine i predstavljao je glavno pomagalo ljudima koji su postavili pravu veličinu Mliječne Staze.

Herber Doust Curtis (1872-1942), jedan u nizu astronoma koji su se u tom poslu zatekli čudnim putovima. Rođen je 1872. godine u Muskegonu, Michigan, studirao je klasike i postao profesor latinskog na Napa Collegeu, Kalifornija, kada su mu bile tek 22 godine. Tamo se zainteresirao za astronomiju, pa je prilikom spajanja njegovog koledža u University of Pacific, 1897. godine, postavljen na mjesto profesora astronomije i matematike – pomalo iznenađujući zaokret u karijeri s obzirom na današnje obrazovanje. Nakon nekoliko kratkih istraživalačkih boravaka na nizu observatorija, Curtis se skrasio na Licku 1902. godine, s tim da je kratko vrijeme proučavao nebo iz Čilea, do 1920. godine. Pored toga, pokazivao je interes i za istraživanje Sunca, te je između 1900. i 1932. godine sudjelovao u 11 istraživalačkih ekipa koje su promatrale pomrčine Sunca. Njegov istraživalački rad na Licku ipak je prvenstveno bio usmjeren na fotografiranje spiralnih maglica Crossleyevim teleskopom, zbog čega je i bio pozvan ponovno se suočiti sa Shapleyem 1942. godine. Iste je godine postavljen direktorom Allegheny Observatory, da bi nedugo nakon toga bio postavljen na isto mjesto i na University of Michigan. Predstavljao je važnog pokretača u transformaciji McMath-Hulbert Observatory od male privatne inicijative do velike ozbiljne institucije. Njegovi istraživalački dani prestaju odlaskom na Allegheny, iako se njegovo ime i dalje pojavljuje u astronomskim publikacijama. Curtisa se sjećaju kao niskog i tihog čovjeka, strastvenog pušača lule. Nije bio “ludo zaljubljen” u Einsteinovu teoriju, kojoj je imao niz zamjerki.

Harlow Shapley (1885-1972), je rođen u Missouriju u poljoprivrednoj obitelji. Kao dijete je dobio malo formalne edukacije, a u dobi od 16. godina je radio kao kriminalistički izvjestitelj u malim mjesnim novinama u Kanzasu, pišući o tučama pijanih naftaša. Kasnije je svoje “grubo” zanimanje nastavio u Missouriju. Usprkos površnom obrazovanju, Shapley je primljen na University of Missouri, odlučivši steći nova znanja. Želja mu je bila studirati novinarstvo, no kako te godine taj odsjek nije još započeo radom, Shapley se na pomalo smiješan način odlučio za astronomiju. Zgodno je to opisao u svojoj knjizi “Težak put do zvijezda”: “Otvorio sam popis predmeta. Prvi ponuđeni je bio arheologija i taj trenutak ga nisam mogao pročitati. Preletjevši pogledom po stranici ugledao sam astronomiju koju sam mogao izreći – i evo me sad u njoj.” Diplomiravši prijavio se za stipendiju iz astronomije na Princetonu, koju je potom i dobio. Tamo je na njega snažno utjecao Henry Russell, koji mu je dao zadatak promatranja pomrčinskih dvojnih zvijezda. 1914. godinemu je ponuđen posao na MtWilsonu. Tamo se uz pomoć velikih teleskopa posvetio proučavanju kuglastih skupova, kojima se bavio još kao student. Godinama je sakupljao podatke radeći tijekom hladnih noći da bi razvio radikalni, novi model Galaktike. Srećom ponapredak astronomije, Shapley je bio samouvjeren, zahtijevajući uvijek dobre argumente, i ne dokraja konzervativan za nove ideje. Njegov model se drastično razlikovao od tada prihvaćenog, te je samo osoba jake osobnosti mogla stati pred sud javnosti i neprestano ga braniti. Na kraju su Shapleyeve ideje ipak nadjačale stare, te je njegov model Galaktike prihvatila astronomska zajednica. Shapley je, kao i Curtis, većinu svog života proveo kao direktor observatorija, nasljeđujući Pickeringa na Harvardu nedugo nakon “Velike rasprave”. Uveo je Harvard u 20. stoljeće, iako je preferirao relativno male širokokutne teleskope. U poslijeratnim godinama predsjedavao je Američkom astronomskom društvu, te Američkom udruženju za napredak znanosti. Shapleyev je stil upravljanja bio “zavadi, pa vladaj”. No, s druge strane, zalagao se najviše od svih za međunarodnu suradnju, te se smatra da u nazivu UNESCO slovo “S” stoji radi njega.

Edwin Hubble (1889-1953), je, kao i Shapley, rođen u Missouriju. Dolazi iz Marshfielda kao peti sin lokalnog advokata. Školovao se u Chicagu u vrijeme kada je na tamošnjem fakultetu Hale bio profesor. Hubble je bio izvanredan atletičar, te mu je pružana mogućnost prelaska u profesionalne boksače. Umjesto toga prihvatio je stipendiju za Oxford gdje je studirao pravo. Po povratku Hubble je primljen u odvjetničku komoru, no samo na nekoliko mjeseci, kada je zaključio da to nije posao za njega. Počinjući se ponovo zanimati za astronomiju, za što je dijelom zaslužan i Hale, za vrijeme kada je boravio u Chicagu, Hubble se vraća na sveučilište, studirajući i radeći kao asistent na Yerks observatoriju. Njegov rad na maglicama kulminirao je doktorskom disertacijom “Fotografije dalekih maglica”, određujući tako područje kojim će se aktivno baviti i cijeloga života – s prekidima tijekom dva svjetska rata, kada bi privremeno ostavljao astronomiju i služio domovini. Njegova sposobnost i zalaganje tijekom studija privukle su Haleovu pažnju, koji je pred otvaranje MtWilsona tragao za istraživalačkim timom. Hubble je nakon rata prihvatio poziv, te je 1919. godine započela njegova duga i bogata karijera na MtWilsonu. Došao je u vrijeme postavljanja novog 100-inčnog teleskopa i odlaska Shapleya na Harvard. Za razliku od njega i Curtisa, Hubble je većinu života proveo kao istraživač. Nikada nije vodio neki observatorij, osim što je u dva navrata predsjedavao komisiji Galaktika. Sjećamo ga se po otkriću cefeida u NGC 6822, M33, M31, koja su razriješila pitanje postojanja drugih galaktika, poznat je i po navođenju razlika između emisijskih i refleksijskih maglica, otkriću linearne relacije crvenog pomaka i udaljenosti, koja nosi njegovo ime, po uvođenju klasifikacije galaktika, te po tvrdnji da sve spiralne galaktike rotiraju u istom smjeru. Sva njegova znanstvena istraživanja obilježena su logičkim razmišljanjem i konstruktivnim maštanjem, koja su mu omogućila selekciju najznačajnijeg i odbacivanje suvišnog. Jako je bio kritičan prema podacima i u tome je njegova veličina. Njegovi suvremenici kažu da je imao osobit karakter, i da je više nalikovao filmskim zvijezdama i piscima, nego astronomima.

Curtis i nove

Dugotrajno neslaganje po pitanju postojanja svemirskih otoka, tj. drugih galaktika, okončao je Edwin Hubble 1924. godine. U ranim danima pionirske potrage za maglicama, William Herschel i kasnije Lord Rosse su mislili da su pronašavši miride u nekim maglicama došli do potvrde postojanja izvangalaktičkih objekata. Ali, bili su zbunjeni otkrićima. Hubble je dokazao da je Andromedina maglica zasebna galaktika, određivanjem udaljenosti jedinstvene pojave u njoj: promjenjive zvijezde koju je 1923. godine uočio kao novu. Sustavnim fotografiranjem pomoću velikog teleskopa na MtWilsonu pokazao je da njena krivulja sjaja ima izgled od ranije poznat astronomima. Radilo se o promjenjivoj zvijezdi tipa cefeida. Kako je prividni sjaj bio vrlo mali, očigledno je zvijezda, kao i “maglica”, na velikoj udaljenosti, možda čak 300,000 pc. To bi Andromedinu maglicu učinilo golemim i “pravim” svemirskim otokom.

Istraživanje udaljenosti spiralnih maglica kulminiralo je otkrićem cefeida, nova i drugih specifičnih tipova zvijezda, čija se udaljenost može odrediti uspoređivanjem njihovog prividnog sjaja sa stvarnim luminozitetom. Metoda je korištena prilikom uočavanja dramatične pojave nove zvijezde 1895. godine u Andromedinoj maglici. Nova, nazvana S Andromeda, dosegla je sjaj 7m . Uz pretpostavku da je maglica ekvivalentna Galaktici, procijenjen je stvarni sjaj na približno 50 milijuna Sunca, što je tada zvučalo apsurdno. Skoro četiri desetljeća nakon događaja, 1923. godine, u samo predvečerje Hubbleovog otkrića, S Andromeda nije bila zaboravljena: “Ako je Andromedina maglica daleka galaktika usporediva s našom, ne može joj se pripisati udaljenost manja od 200,000 svjetlosnih godina.

Koliki je apsolutni sjaj zvijezde koja se na toj udaljenosti očituje sjajem 7m? Niti jedna do sada uočena nova nije usporediva s takvim sjajem, a njezin brzi i potpuni nestanak bili su još čudniji.” Sljedeća nova u spiralnoj maglici je uočena krajem 1895. godine. Williamina Fleming je proučavala dvije fotografije maglice NGC 5253 u Centauru, te u blizini središta maglice uočila zvijezdu koje nije bilo na ranije snimljenoj fotografiji. Nova, poznata kao Z Centauri, imala je sjaj 7.2m. Kada je nekoliko dana nakon otkrića ponovno snimljena, njen sjaj je bio tek 10.9m. Spektar je sličio okolnoj maglici, a nije bio sličan novama iz Norme, Aurige, Karine.

Kako su se razlike među novama spiralnih maglica sporo uviđale, implikacije događaja iz 1885. i 1895. godine na teoriju svemirskih otoka polako su se nazirale. Većina je astronoma smatrala da nove potvrđuju pripadnost spiralnih maglica našoj Galaktici. Kada je 1913. godine Slipher sa Lowell Observatory objavio da se Andromedina maglica kreće velikom brzinom prema nama, Duncan mu je napisao da je pogledao zabilješke o S Andromede, te da u spektralnim opažanjima ništa ne osporava hipotezu da svjetlost zvijezde zbog trenja crnog tijela putuje velikom brzinom kroz rijedak oblak, što bi maglica i mogla biti. Slipher je dijelio njegovo mišljenje: “Rezultati navode na to da je maglica na svojoj brzoj stazi naišla na tamno “sunce”, koje se očitavalo kao nova blizu središta maglice.” Tek 1917. godine su uočene druge nove slabijeg sjaja, a time manje proturječne s teorijom drugih galaktika. Hubble je o tim događajima 1936. godine pisao: “Ritchey s MtWilsona je 1917. godine, na fotografiji maglice NGC 6946 pronašao ranije neuočenu zvijezdu, čiji je sjaj bio 14.6m. Zaključio je da se radi o pojavi nove. To je potaklo Curtisa na pomniji pogled fotografija raznih maglica. Uspoređujući snimke pronašao je još nekoliko slučajeva novih zvijezda.” Po Hubbleu ta su otkrića značajnija od njegovog otkrića cefeida, jer su nove potakle proučavanje spiralnih maglica.

Ritchey je ubrzo u maglici NGC 6946 uočio i drugu novu. Odmah je razglasio svoje otkriće, jer je nova bila još uvijek dovoljno sjajna za proučavanje. Istina, sjaj joj je bio tek 14m, no i to je bilo dovoljno da bi astronomi s manjim teleskopima mogli podijeliti ushićenje. Curtis vjerojatno nije bio ništa manje uzbuđen kada je primio Ritcheyev telegram. Na Lickovoj zvjezdarnici Curtis je usavršio fotografiranje spiralnih maglica Crossleyevim reflektorom. Godine 1913. uspijeva fotografirati objekte veće i sjajnije od onih u Drayerovom katalogu. Takav trajni zapis na foto-ploču može dati informacije o kretanjima i promjenama položaja maglica.

Curtis je već 1914. godine bio uvjeren, iako to još nije objavio, da su spiralne maglice nepojmljivo daleke galaktike ili zasebni zvjezdani sustavi. Njegove su fotografije poslužile za objašnjenje zbunjujuće raspodjele spiralnih maglica na nebeskoj sferi: nema ih u ravnini Galaktike, ne zbog podređenosti Galaktici, već zbog tajanstvene tvari ugalaktičkoj ravnini. Curtis je već tada imao dugačak popis primjera spiralnih maglica koji su ukazivali na tamnu traku duž središta i zbog toga je zaključio da bi naša galaktika slično izgledala udaljenom promatraču.

Indicije sličnih promatračkih zagonetki iz prošlog stoljeća – veličanstveni sjaj dviju novih zvijezda uočenih u spiralnim maglicama – nisu se još dovodile u vezu, sve do 1917. godine. Kako su se stvari postepeno razrješavale, Curtisu je postalo jasno da su nove iz 1885. i 1895. godine izuzeci – danas ih prepoznajemo kao supernove – i da je većina novih u spiralnim maglicama manje sjajna. Što se zapravo tada događalo prikazano je u Curtisovom izvještaju koji je trebao biti objavljen krajem ljeta 1917. godine: “U ožujku 1917. godine Curtis je otkrio novu zvijezdu 14m koja se pojavila u spiralnoj maglici NGC 4527 – zvijezda se ukazala dvije godine ranije. Pregledavanje fotografija rezultiralo je otkrićem još dviju novih u spiralnoj maglici NGC 4321 – prva je iz 1901., a druga iz 1914. godine; obje sjaja 14m. Sve su do sada iščeznule. Pojavljivanje novih zvijezda u spiralnim maglicama je od velikog značenja, jer donosi novu težinu pokazateljima u korist teorije da su spiralne maglice zasebni i jako udaljeni svjetovi – velika gomila zvijezda toliko daleko da niti najmoćniji instrumenti nisu u stanju pokazati pojedinačne zvijezde. “No, Curtis je bio vrlo oprezan u svojim zaključcima, te je tek u jesen iste godine pisao o NGC 4527: “U ožujku ove godine, uspoređujući negativ iz 1915. i onaj iz 1901. godine, uočena je zvijezda na novijem negativu, i to na kraju unutrašnjeg, svjetlijeg dijela spiralne maglice. Pametno bi bilo prije proglašavanja je novom, pogledati i fotografije snimljene drugdje, da bi se vidjelo ne radi li se možda o promjenjivoj zvijezdi.” Tako je sa Yerksa dobio dva negativa. Već je počeo pisati izvještaj o svojim rezultatima kada je došao telegram sa MtWilsona. Nakon toga je odlučio u svoj rad uključiti još veće otkriće dviju novih u NGC 4321. Tako je pišući Harlowu Shapleyu napomenuo da se tu možda radi o istoj zvijezdi koja je promijenila svoj položaj u intervalu između dvije snimke! Obavještava ga da će u članak uvrstiti i Richeyevu novu iz NGC 6946, te najaviti svoje otkriće nove u NGC 4527 iz 1915. godine; što je predstavljalo četiri nove zvijezde u spiralnim maglicama. O opažanju nove u NGC 4321 mišljenja je da se radi o slučaju dvije nove zvijezde ili vlastitom gibanju jedne oko 12″ po godini. Samo dva dana nakon toga pisma Shapleyu dolazi još jedno. Curtis ga obavještava s potpunom sigurnošću da su u NGC 4321 dvije nove. To je značilo opažanje šest novih zvijezda u spiralnim maglicama. Curtis se priklonio ideji novih, a ne promjenjivih zvijezda, jer snimci NGC 4527, snimljeni s raznih zvjezdarnica, postoje već više od sedamnaest godina.

Do jeseni kada je Curtis objavio svoja zapažanja i zaključke, uspio je pribaviti slike NGC 4321. Broj novih zvijezda se povećavao svakim danom, jer su tada i drugi astronomi počeli pažljivije pretraživati negative spiralnih maglica, čime je i anomalni sjaj drugih dviju nova iz 19. stoljeća postao očigledan.

Curtis je bio spreman iznijeti dokaze i boriti se za teoriju svemirskih otoka: ” Na pojavljivanje novih zvijezda u spiralnim maglicama mora se gledati kao na oslonac teorije o strukturi spiralnih maglica. Smatram da su opažene nove najveći dokaz ispravnosti teorije svemirskih otoka. Raspodjela novih, osim onih šest nađenih u spiralnim maglicama, pokazuje da su one galaktička pojava. U Galaktici je nađen konačan broj od 26 novih. Iako zaključivanje analogijom često vodi do pogreške, može se očekivati pojavljivanje objekata istoga tipa u spiralnim maglicama, ako su spiralne maglice sustavi ogromnog broja zvijezda, kao i Galaktika. Nemogućnost uočavanja mnogih novih zvijezda, prije i poslije njihovog kratkog trenutka pojavljivanja, dopušta pretpostavku da im se sjaj poveća za najmanje 6m. Tom grubom procjenom nove u spiralnim maglicama mogu imati i 30m prije nego što eksplodiraju. Zvijezda sa sjajem 15m, u našoj galaktici, i udaljenosti 20,000 svjetlosnih godina, bila bi udaljena 20 milijuna svjetlosnih godina da bi joj sjaj iznosio 13m. Galaktika na toj udaljenosti, s vidljivim promjerom od 10′, imala bi stvaran promjer oko 60,000 svjetlosnih godina, što nije nemoguće. Toliko daleko možemo ići svojim zaključcima i analogijom uzetom iz nepotpunog poznavanja veličine naše vlastite galaktike. Maglice promjera oko 10′ su divovi u svojoj klasi, manje spiralne maglice bi morale biti od deset do sto puta udaljenije, ukoliko njihova dimenzija nije znatno manja od one koja se uzima Galaktiku.” Godina 1917. je s pravom zapamćena kao godina kada je započelo ozbiljno proučavanje promjenjivih i novih zvijezda u spiralnim maglicama. Zasluga pripada Curtisu.

Shapley i cefeide

Početkom stoljeća jedno od najzanimljivijih i neriješenih pitanja bio je raspored kuglastih skupova – uglavnom su bili smješteni na jednoj nebeskoj hemisferi! Istražujući promjenljive zvijezde u kuglastim skupovima Shapley se spotaknuo i na odgovor uređenosti i veličine Galaktike. Pod vodstvom svog mentora, Henrya Russella, napravio je oko 10,000 promatranja dvojnih zvijezda i izračunao 90 staza, što je deset puta više, nego je do tada uopće napravljeno. Većina astronoma smatrala je da su cefeide dvojne zvijezde. Kao što je 1914. godine Shapley napisao, bio je to “nesretni trenutak za napredak i istraživanje”. Pulsiranje cefeida, koje uvjetuje Dopplerov pomak spektralnih linija, nalikuje pomacima linija koje nastaju kod eliptičnoga orbitalnog sustava. Odbacio je objašnjenje cefeida kao dvojnih zvijezda, tvrdeći da bi onda one ležale jedna unutar druge, da bi se dobila opažanja.

Na MtWilsonu koristio je 60-inčni reflektor, tada najveći na svijetu. Njime je započeo istraživanje kuglastih skupova. Shapleyevo rješenje raspodjele kuglastih skupova donosilo je puno veću Mliječnu Stazu, nego što su astronomi mogli pojmiti.

Veza perioda i srednjeg apsolutnog sjaja za klasične cefeide, W Virginis ili cefeide populacije II i kratkoperiodične RR Lyr. Zahvaljujući svojstvu cefeida da im je luminozitet to veći što im je period duži, cefeide predstavljaju pouzdani indikator i koriste se za mjerenje velikih udaljenosti.

Način istraživanja galaktičke strukture zasnivao se na važnom otkriću harvardskog opservatorija od prije nekoliko godina. Henrietta Leavitt je, promatrajući promjenjive zvijezde Malog Magellanovog oblaka, 1908. godine objavila 1777 podataka, uključujući i njih 16 za koje je odredila periode. Miss Leavitt uočila je da se period promjena sjaja kreće od 1.25 do 125 dana, i da je to duži, što je zvijezda sjajnija. Zanimljivo je da nitko nije obratio veliku pažnju na njezin tekst. To je nije obeshrabrilo. Odredila je periode 9 promjenjivih u Malom Magellanovom oblaku i 1912. godine objavila drugi tekst, gdje je svoja istraživanja prikazala grafički. U dodatku je napomenula da kada bi se njezin fotografski sjaj pretvorio u apsolutni, predstavljajući tako unutrašnji luminozitet zvijezde, mogla bi se odrediti udaljenost do Malog Magellanovog oblaka. Članak je zaokupio pažnju E. Hertzprunga.

Pozivajući se na njen rad dobio je apsolutni sjaj tipične cefeide Mliječne Staze. Pronalaženje stvarnog sjaja cefeida bilo bi jednostavno da su one u neposrednoj blizini Sunca. Mjerenjem njihove trigonometrijske paralakse, direktno bismo dobili udaljenost. Ali, i najbliža cefeida predaleko je za triangulaciju sa Zemljine staze. Udaljenosti se mogu odrediti koristeći dužu osnovnu liniju koju Sunce prijeđe tijekom nekoliko desetljeća. Nepotpuno poznavanje prostornog kretanja zvijezde ograničava dani proračun na pojedinačne slučajeve. Na taj je način Hertzprung uspio pronaći srednju udaljenost cefeida. No, prema Baadeu, napravljena je decimalna pogreška kod izvođenja udaljenosti, koja je inače bila mala. To je prošlo potpuno neopaženo. Psihološki je izvod udaljenosti bio jako važan, jer je tada to bila najveća astronomska udaljenost. Faktor 10 nije puno mijenjao na stvari. Naime, u Hertzprungovom članku stoji da paralaksi od 0.0001” odgovara udaljenost od 3,000 svjetlosnih godina. Ne zna se da li je pogriješio u proračunu ili se radi o tiskarskoj greški.

Istodobno, ali neovisno, Russell je izveo isti postupak za 13 cefeida Mliječne Staze, čime je dobio istovjetne apsolutne magnitude. Godine 1913. pisao je Hertzprungu da se nije sjetio iskoristiti otkriće Miss Leavitt koje povezuje period i sjaj cefeida. Smatrao je da postoji određena mjera nesigurnosti. Sjaj cefeida koje je proučavala Miss Leavitt bio je oko 15m, dok za usporedbu, cefeide u našoj Galaktici imaju sjaj oko 5m. Ako su svojstva zvijezda slična i kada ne bi bilo apsorpcije svjetlosti u međuzvjezdanom prostoru, udaljenost Malog Magellanovog oblaka bila bi 100 puta veća od udaljenosti cefeida u Mliječnoj Stazi, tj. oko 30,000 svjetlosnih godina. Tako dobivena udaljenost je ogromna, ali se smatrala mogućom.

U to je vrijeme Shapley bio Russellov student i njih dvojica su vjerojatno raspravljala o zadivljujućem rezultatu. Nadalje, uočili su ne samo velik luminozitet cefeida, nego i njihove velike dimenzije. To je bilo polazište Shapleyeve teze da cefeide ne mogu biti pomrčinske dvojne zvijezde. Poslije je potražio alternativno objašnjenje, te zastupao mišljenje o cefeidama kao pulsirajućim zvijezdama. Ta je hipoteza davala novo svjetlo u sagledavanju karakteristika zvijezda. Kad bi cefeide bile pomrčinske dvojne zvijezde, niz osobina, poput ovisnosti sjaja i perioda, bili bi slučajni rezultat zbog geometrije sustava. S druge strane, ako cefeide pulsiraju onda su njihov spektar, luminozitet i period, svojstva same zvijezde. Kad je Shapley na MtWilsonu proučavao promjenjive zvijezde kuglastih skupova, prethodne su ideje već bile potpuno prihvaćene. Ubrzo je, radeći na 60-inčnom teleskopu, pronašao cefeide u kuglastim skupovima. Utvrdio je da predstavljaju drugačiji fizikalni tip zvijezda, ali da pokazuju isti odnos perioda i sjaja, koji je pokazala Miss Leavitt. Srednji se sjaj mijenjao od skupa do skupa. Shapley je ispravno smatrao da je to posljedica njihove različite udaljenosti. Tako je mogao odrediti relativne udaljenosti medu skupovima. Još je preostalo odrediti ljestvicu apsolutnog sjaja za cefeide Mliječne Staze. Shapley je koristio postupak Hertzprunga i Russella.

Shapleyevi rezultati iz 1918. godine danas su dobro znani. Kalibracijom galaktičkih cefeida došao je do udaljenosti kuglastih skupova od 50,000 svjetlosnih godina. Iz asimetrične raspodjele skupova koncentriranih u smjeru Strijelca, odredio je položaj nevidljivog središta Mliječne Staze, udaljenog kojih desetak tisuća svjetlosnih godina. Shapley je bio prvi koji je mogao dokazati veličinu Galaktike. Štoviše, ona se ispostavila većom nego se pretpostavljalo, dok je Sunce pomaknuto na njenu samu periferiju. “Uvjeravam vas da su vremena kada su objavljeni Shapleyevi rezultati bila uzbudljiva”, pisao je Baade, “jer se to nije sviđalo “staroj školi”. Nove udaljenosti činile su im se fantastično velikima. Svi su u Shapleyevim argumentima pokušavali pronaći nedostatke.”

Danas njegov dijagram ovisnosti perioda i sjaja cefeida iznenađuje, jer svih 11 zvijezda leži na istom pravcu. Točnije, ne samo one, već i 25 cefeida iz Malog Magellanovog Oblaka i 21 iz pet različitih kuglastih skupova. Shapley je dijagram izradio prema uzorku koji je Miss Leavitt dobila za cefeide u Malom Magellanovom Oblaku. Kako je bio uvjeren u egzaktni fizikalni smisao empirijske relacije između perioda i sjaja cefeida, nije vidio ništa loše u malim prepravkama rezultata za pojedine zvijezde. Crtajući ovisnost sjaja o periodu, dobivaju se velika odstupanja od njegovog dijagrama. Naime, Shapley je grupirao po tri cefeide, te tako dobio relaciju sličnu onoj Miss Leavitt. Zatim je dodao “ispravljene” vrijednosti apsolutnog sjaja za ostatak cefeida tako da dobro aproksimiraju početnu krivulju.

Slika prikazuje Hertzsprung-Russelov dijagram za zvijezde u kuglastom skupu. Prikazan je također položaj gdje se nalaze promjenljive zvijezde RR Lyr. Donja slika prikazuje tipičnu promjenu sjaja RR Lyr u jednom pulzacijskom ciklusu.

Curtis je kritizirao Shapleyev rad, te ponovno prikazao podatke za 11 cefeida, pokazujući time njihov stvarni položaj u dijagramu ovisnosti perioda i sjaja. Osim toga, dodao je i 36 novih podataka, čime se dobila dodatna nesređenost. Curtis je zaključio da konačni dijagram ne ostavlja puno prostora kod zaključivanja o odnosu perioda i sjaja galaktičkih cefeida. Istodobno se rezultati Miss Leavitt za cefeide Malog Magellanovog Oblaka nisu mogli osporiti. Uočivši izazov u ideji da se promjenjive zvijezda u Mliječnoj Stazi iskoriste za kalibraciju njenih rezultata, Curtis je pokušao diskreditirati Shapleya s njegovim podacima.

Gdje je Curtis pogriješio? Njegovi dijagrami sadrže cefeide s izravno izmjerenim trigonometrijskim paralaksama. Međutim, cefeide su predaleko i njihove su paralakse ispod mogućnosti mjernih tehnika. Zbog niza grešaka, promatrači bi trebali dobiti podjednako negativnih paralaksi, kao i pozitivnih. Negativna paralaksa je fizikalno bez smisla, pa su opažači nerado objavljivali takve rezultate. Zbog toga su podaci dostupni Curtisu dali sustavno manje udaljenosti, što se odrazilo i na manji sjaj zvijezda i njihov raspored u donji dio dijagrama. Zanimljivo, Curtisova kritička analiza udaljenosti, temeljenih na kalibraciji iz sekularnih paralaksi, točnija je od analize Hertzprunga, Russella i Shapleya.

Dok je Shapleyeva intuicija u pogledu relacije period-sjaj bila ispravna, njegova je kalibracija apsolutnog sjaja bila kriva. Uz to se poigravao dorađivanjem ionako oskudnih podataka na prilično proizvoljan način. I drugi su prije Shapleya znali kako kalibrirati relaciju period-sjaj. No, jedino je on imao energije maštovito je i efektno primijeniti na zagonetni problem. To ga je dovelo do revolucionarne koncepcije strukture svemira.

Čak je i Hubble nekoliko godina kasnije iskoristio njegovu relaciju te ju uz dodatnu kalibraciju primijenio na cefeide otkrivene u Andromedinoj maglici. Usprkos još neotkrivenoj kalibracijskoj pogrešci, njegov je rad ukazao na velike udaljenosti i usmjerio put k otkriću širenja svemira.

Prethodnici

Promatrajući iz određene perspektive moderna astrofizička istraživanja lako je uočiti njihov zajednički nazivnik: razumijevanje nastanka i razvoja zvijezda i galaktika trebali bi dati odgovor na temeljno kozmologijsko pitanje o postanku, prošlosti i budućnosti svemira. Problem otkrivanja strukture vlastite Galaktike sigurno je jedan od najvećih astrofizičkih zadataka. Samo temeljno poznavanje ustrojstva i procesa koji vladaju u našem zvjezdanom sustavu, preduvjet je shvaćanja strukture svemira velikih razmjera. Proces sazrijevanja i otkrivanja strukture galaktike Mliječne Staze više je nego slikovit i poučan, pa ćemo ga opisati u njegovom povijesnom kontekstu.

Ako je prethodno, 19. stoljeće, bilo označeno kao doba velikog napretka u promatračkoj tehnici, što je kulminiralo Besselovim otkrićem trigonometrijske paralakse zvijezde 61 Cyg, onda za 20. stoljeće, možemo slobodno reći da predstavlja doba sinteze i otkrivanja fizikalne suštine procesa koji se odvijaju u zvijezdama i galaktikama. Ne znamo da li je Galileju zadrhtala ruka u trenutku kada je prvi put usmjerio svoj dalekozor u pravcu magličaste Mliječne Staze i kada se ona prikazivala s tisućama zvijezda?! Bilo je to veliko otkriće, značajan iskorak u Kozmos. Međutim, u tom trenutku, u samom svanuću 17. stoljeća, Galileju su bili mnogo značajniji Jupiterovi sateliti, koji su se besprijekorno vrtjeli oko matičnog planeta, kao što se Zemlja i planeti vrte oko Sunca. Sve nalik malom planetnom sustavu kakav je zamišljao Kopernik!

Povijest već u 18. stoljeću bilježi neobičan znanstveni pokušaj Williama Herschela, poznatog po otkriću Urana. Nakon što je izuzetnim promatračkim radom unio u svoje kataloge sve ono što su njegovi teleskopi mogli otkriti u nebeskim prostranstvima, Herschel počinje prvo oslikavanje obrisa zvjezdanoga sustava koji je on tako dobro upoznao kroz svoje sve moćnije teleskope. Smatrao je da se u smjerovima gdje je našao veći broj zvijezda galaktika pruža dalje. Metoda brojanja zvijezda uključuje nekoliko pretpostavki. Pretpostavivši da su sve zvijezde jednake i da imaju isti luminozitet, proizlazi da su sjajnije zvijezde bliže. Ako pogledamo noćno nebo uočavamo da zvijezde nemaju jednak vidljivi sjaj. Ako pretpostavimo ono što je Herschel smatrao, onda razlike u sjaju odražavaju različite udaljenosti od Zemlje. Najsjajnija zvijezda tako je i najbliža, ona najmanje uočljiva – najdalje. I sami ponekad radimo takvu vrstu ocjene udaljenosti. Ako noću gledamo grad s visokog nebodera, daljinu procjenjujemo iz sjaja vidljivih svjetala – sjajnija svjetla su nam bliže. Treba uočiti pojavu da će procjene biti netočne ako je smog iznad grada – udaljenosti će biti precijenjene. Tako je Herschel razvio program baždarenja zvijezda u odabranim područjima. Iz broja zvijezda i njihova sjaja procjenjivao im je udaljenosti, te je tako skicirao raspodjelu zvijezda, oblik i veličinu Galaktike. Tako dobivena slika bila je relativna, jer nije poznavao stvarnu udaljenost niti jedne zvijezde. Herschel je odabrao Sirius kao standard prema kojem je računao relativne udaljenosti. Zaključio je da su zvijezde raspoređene u tankoj ploči, sa Suncem blizu središta. Njegov model nalikuje onome što vidimo. Zaključak da se zvijezde Galaktike nalaze u ravnini je točan, no uzimajući previše pojednostavljene pretpostavke, pogotovo zanemarivanje međuzvjezdane prašine, Herschelov model je daleko od onog pravog. No, ipak Herschel je svojom Galaktikom napravio odvažan iskorak u razumijevanju Galaktike. Njegovi teleskopi su mu pomogli u opažanju mnogih zvjezdanih objekata; mnoge od njih je uspio i raščlaniti u pojedinačne zvijezde. Promatranja su ga navela na zaključak da su svi zvjezdani objekti oblika diska ustvari udaljeni sistemi, koji će se dolaskom većih teleskopa ukazati sa svojim mnoštvom zvijezda. Zaključio je da su uočene maglice u stvari Galaktike, kao naša, i da je Mliječna Staza takvog izgleda gledana iz daljine. Herschelov korak naprijed dobar je primjer kako naša slika okolnog prostora direktno utiče na našu viziju ostatka svemira.

Početkom stoljeća cijeli niz opažanja donio je nove metode određivanja granica Galaktike. Astronomi su fotografirali veliki dio neba. Fotografske ploče postale su vjerodostojni izvor usavršene Herschelove metode brojanja zvijezda. Nizozemski astronom Jacobus Kapteyn je 1901. godine statističkom i sekularnom paralaksom određivao prosječne udaljenosti zvijezda naše galaktike. Njegovim radom Galaktika je pored oblika dobila i svoju veličinu. Dimenzije koje je Kapteyn pripisivao Mliječnoj Stazu bile su: 8000 pc promjer, 2000 pc debljina, a Sunce je bilo na udaljenosti 650 pc od središta. Dobiveni podaci manji su od danas usvojenih, ali tada ih takvima nitko nije naslućivao. Kapteyn je pokazivao određenu zabrinutost, koja se poslije pokazala važnom, zbog apsorpcije svjetlosti. Ako apsorpcija svjetlosti zbog materije između zvijezda postoji, udaljene zvijezde se ne bi niti uočavale. Kapteynova zabrinutost je bila opravdana; međuzvjezdana prašina zaista apsorbira svjetlost zvijezda. Dokaz apsorpcije nađen je nakon što je njegov rad već bio objavljen, čime je Galaktika dobila nove granice. Odbacivanje apsorpcije učinilo je Kapteynovu Galaktiku manjom i skoro heliocentričnom. Zašto je Kapteyn došao na ideju da je Sunce u središtu Galaktike, kada je daleko od njega? Prvo, maglovitost zbog međuzvjezdane tvari onemogućila je Kapteynu opažanje velikog dijela Galaktike. Drugo, prašina je smanjila sjaj udaljenih zvijezda, čineći ih time daljima nego što jesu. Kako se količina prašine povećava s udaljenošću, neslaganje između prave i izračunate udaljenosti je također veće. Tako je jednoliku raspodjelu zvijezda u blizini Sunca Kapteyn uočavao kao raspodjelu čija gustoća raste u svim smjerovima od Sunca.

Znameniti astronom Walter Baade ističe u svojoj knjizi ” Evolucija zvijezda i galaktika” tri opsežna i presudna promatračka projekta koja su na samom prijelomu dvaju stoljeća utjecala na novu struju razmišljanja o ustrojstvu Galaktike. Baade navodi, kao prvo, određivanje trigonometrijskih paralaksi pomoću velikih refraktora. Određivanje udaljenosti fundamentalno je samo po sebi. Prvotnim radovima dosegnute su zvijezde do 10 pc, a kao takve mogle su poslužiti kao važan kriterij u lancu novih istraživanja i zaključaka. Kao drugo, podjednako važnu ulogu odigrat će dva harvardska kataloga zvjezdanihspektara; Miss Canon je izradila katalog zvjezdanih spektara za južno, a Miss Maury za sjeverno nebo. Upravo na temelju Miss Maurynog kataloga Hertzsprung će na samom početku 20. stoljeća otkriti zvjezdane divove i patuljke i time započeti jednu novu epohu astrofizičkih istraživanja. Treći fundamentalni prilog predstavljao je Bossov katalog vlastitih gibanja zvijezda. Katalog je preciznošću koja je nadmašila sva prethodna, predstavljao izvor čiju važnost su odmah uočili vodeći astronomi toga doba. Eddington, Schwarzschild i Hertzsprung dobivaju u ruke “zlatni rudnik” iz kojega će proizići novi obrisi Mliječne Staze.

Rezime

Shapley i Curtis su se sukobili u određenoj mjeri oko 13 astronomskih pitanja. Idući osvrt dan je približno onako kako je nakon rasprave objavljen, s tim da izabrani redoslijed nije u vezi s težinom i važnosti određenog pitanja. Prema povjesničarima na samom skupu nisu bila iznijeta dodatna obrazloženja i pretpostavke, iako su neki dijelovi proizišli iz Russellovog osvrta i drugih dijelova diskusije, čiji zapisi nisu sačuvani. Svaki odjeljak upućuje na temu, sažetak tvrdnji govornika, što se danas zna o tome i tko je po tom pitanju izašao kao pobjednik.

1. Problem F, G i K zvijezda u kuglastim skupovima.

Shapley je smatrao da se radi o divovima poput neposrednih divova spektralnog tipa F-K, s apsolutnim sjajem blizu -3m, stavljajući tako kuglaste skupove na udaljenost od 10-30 kpc. Curtis je dotle tvrdio da se radi o najzastupljenijim zvijezdama oko nas, patuljcima F-K spektralnog tipa, s prosječnim sjajem od oko +7m, što je značilo udaljenost od 1-2 kpc.S prvim Hertzsprung-Russellovim dijagramima kuglastih skupova pomoću 5 metarskog teleskopa Mt. Palomar Observatory nedvosmisleno je postalo jasno da je Shapley bio u pravu.

2. B zvijezde u kuglastim skupovima.

Shapley je tvrdio da moraju imati apsolutni sjaj oko 0m, kao susjedne zvijezde kasnog B i ranog A tipa s glavnog niza. Curtis je bio iznenađen tom tvrdnjom, smatrajući je čudnom jer su najsjajnije plave zvijezde u Sunčevom susjedstvu sjajnije od najsjajnijih crvenih zvijezda, dok je u skupovima upravo obratno. Pronicljivost Waltera Baadea i podaci koje je prikupio za vrijeme zamračenja u II. svjetskom ratu razriješili su ovo pitanje uvođenjem koncepta dviju zvjezdanih populacija. Svaki od govornika je dijelom bio u pravu.

3. Cefeide kao pokazatelji udaljenosti.

Shapley je koristio relaciju period-sjaj pronađenu za cefeide u Velikom Magellanovom Oblaku čija je nul-točka baždarena galaktičkim cefeidama, korištenjem statističke paralakse. Uočio je da obližnje cefeide iz skupova imaju velike brzine, te se ne bi smjele koristiti za baždarenje. Curtis je prigovarao da nema pouzdanih dokaza za relaciju period-sjaj u Mliječnoj Stazi. Štoviše osporavao je relaciju na temelju većeg uzorka cefeida, uključujući neke čije su udaljenosti određene mjerenjima trigonometrijske paralakse. To je ujedno bio trenutak kada je najodlučnije rekao da je potrebno više podataka. Međutim, kasnije, kada je definitivno utvrđeno da i cefeide Mliječne Staze zadovoljavaju relaciju period-sjaj bilo je jasno da je Shapleyeva intuicija bila velika. Ali nul-točke relacije za galaktičke cefeide i cefeide u kuglastim skupovima razlikuju se za više od jedne magnitude. Problem je opet razriješio Baade, koji je posumnjao da nešto nije u redu u trenutku kada u Andromedinoj galaktici nije pronašao RR Lyrae. Curtis je imao pravo kada je tražio više podataka, ali ne u nepovjerenju spram njih – previše je temeljio argumente na nepouzdanosti malih trigonometrijskih paralaksi, dok je s druge strane upao u zabludu zbog isto tako malenih vlastitih gibanja. Shapley je bio u pravu tvrdeći da su cefeide, principijelno, dobri indikatori udaljenosti.

4. Spektroskopske paralakse.

Shapley je vjerovao da su istinite sve dok uz pomoć odnosa između linija može odrediti radi li se o zvjezdanim divovima. Curtis je smatrao da im se pouzdano može vjerovati u području manjem od 100pc, gdje su i baždarene. Ako izostavimo pogreške i propuste, Shapley je tvrdio točno, iako bi netko postavio pitanje može li oko razlikovati omjer intenziteta linija Sr II l 4215 C i Ca I l 4454 C u spektru zvijezda kuglastih skupova snimljenih prije 1920. godine.

5. Interpretacija brojanja zvijezda.

Curtis je ispravno rekao da brojanje zvijezda, ispravno interpretirano, daje manju Mliječnu Stazu od Shapleyevih procjena. Ideja da prsten prašine okružuje spiralne maglice spriječila ga je u razumijevanju apsorpcije kao vrlo važnog problema u zvjezdanoj statistici. Shapley se nije dotaknuo te teme, jer ga je, vjerojatno, samo korištenje kuglastih skupova uvjerilo u neznatnu apsorpciju. Robert Trumpler je 1930. godine, uspoređujući prividne promjere otvorenih skupova s njihovim prividnim sjajem, otkrio važnost prašine unutar diska.

6. Teorija zvjezdane evolucije.

Shapley je tvrdio da ako, i samo ako, su kuglasti skupovi na velikim udaljenostima, tada će njihove zvijezde zadovoljavati Russellovu teoriju divova i patuljaka i Eddingtonove modele plinovitih divova. Curtis je mislio da se spiralne maglice kao faza zvjezdane evolucije ne uklapaju nigdje u neku od važećih teorija. Iako su oba stajališta bila dovoljno ispravna, ipak se Curtisu računa pobjednički bod, jer se danas više ne podupire teorija divova i patuljaka kako ju je razvio Russell.

7. Raspodjela spiralnih maglica na nebu.

Za Shapleya, kao čovjeka “jednog sustava”, iako to doslovno nije spomenuo, nije ništa manje neprihvatljiva činjenica da spiralne maglice izbjegavaju galaktičku ravninu, kao što su joj OB zvijezde sklone. Curtis je bio prisiljen suočiti se s tim problemom, da bi zaključio da nije niti nemoguće, niti nevjerojatno da Mliječna Staza ima tajanstveni prsten, kao što ga imaju mnoge spiralne maglice gledane sa strane, te zbog toga ne možemo vidjeti maglice koje su u ravnini. Curtis je bio bliže istini, ali je promašio kritičko stajalište da zvijezde i apsorbirajući materijal dolaze zajedno.

8. Maksimalni sjaj nova.

Oba govornika su se složila da su uočene pojave novih zvijezda u Mliječnoj Stazi i u nekoliko spiralnih maglica. Shapley je smatrao da je upotreba sjaja novih za mjerenje daljina potpuno smiješna, ako su spiralne maglice zasebne galaktike. Curtis je, za četiri pojave s procijenjenim udaljenostima u Mliječnoj Stazi, i za pregršt novih u spiralnim maglicama, našao da bi im maksimalni sjaj bio jednak, kada bi Mliječna Staza bila manja (što je prekrižio), a spiralne maglice bile odvojeni sustavi dimenzija kao Galaktika. Složio se da je S Andromedae iz 1885. godine bila puno sjajnija od ostalih pojava, kao možda i Tychova nova. Zaključio je da “podjela u dvije vrste nije nemoguća”. Treba uočiti da je Curtis bio sklon vjerovanju kalibraciji koja se temeljila na samo četiri slučaja, kada mu se sviđao rezultat, ali ne i za cefeide! Naravno da su dvije klase bile rješenje: nove i supernove. Lundmark je to predosjetio, da bi Baade i Zwicky nazvali sjajniju klasu supernove negdje oko 1933. godine. Curtis dobiva bod po ovom pitanju.

9. Mehanizmi nove.

Shapley je predlagao, čini se ozbiljnoga lica, da su i zvijezda i maglica postojale na početku, te da je maglica, sa svojom velikom brzinom, pretekla i obuhvatila zvijezdu, stvarajući efekt nove. To je bilo njegovo objašnjenje malog broja pojavljivanja novih zvijezda u našoj Galaktici. Curtis se suprotstavio činjenicom da bi Shapleyev mehanizam u Andromedinoj maglici dao samo jednu novu u 500 godina, dok ih je već nekoliko uočeno u samo 20 godina. I ponovo, Curtis 1 : Shapley 0.

10. Velike pozitivne prosječne brzine spiralnih maglica.

Mjerenjima Vesta Sliphera na Lowell Observatory u Arizoni bilo je nađeno da spiralne maglice imaju velike pozitivne brzine. Shapley je ponudio kao uzrok tlak zračenja Mliječne Staze (mehanizam za koji je Russell još iste godine pokazao da je premalen za nekoliko redova veličine). Curtis je jednostavno predložio da su veliki, uglavnom, pozitivni pomaci valnih duljina (danas poznati kao ‘crveni pomak’), na neki način unutrašnje svojstvo maglice, a tako je i velika brzina karakteristika Mliječne Staze. Postojali su trenuci kada je jedini ispravan odgovor za razlog ‘crvenog pomaka’ bio “nemam objašnjenje”. Zajedničkim snagama i opažanjima Edwina Hubblea, Milton Humasona i drugih, napretkom teorije Einsteina, Alexandera Friedmanna i drugih, došlo se do širenja Svemira kao objašnjenja. Curtis je opet nadjačao Shapleya, ali ne toliko da bismo mu upisali bod.

11. Svojstva galaktika.

Shapley je istaknuo da je opaženi površinski sjaj spiralnih maglica puno veći od bilo čega viđenog u Mliječnoj Stazi, te da je radijalna raspodjela boje i površinskog sjaja različita. Curtis se nije izjasnio po tom pitanju. Odgovor je, naravno, apsorpcija i crvenjenje zvijezde zbog međuzvjezdanog plina i prašine. Shapley je bio u pravu što se tiče podataka, ali ih nije dobro interpretirao. Nula – nula. Po Curtisu, spiralne maglice imaju boju i linijski spektar koji jako liči onome zvjezdanom. Shapley ovaj dio nije niti spomenuo, a Curtis je bio u pravu.

12. Središnji položaj Sunca.

Shapley je tvrdio da se radi o iluziji uzrokovanoj oblakom lokalnih zvijezda, danas poznatog pod imenom Gouldov pojas. Curtis je rekao da se radi o Božjoj volji, te da nas naš položaj sprečava u jednostavnom opažanju vlastitih spiralnih krakova. Ponovno je prašina važan dio problema, no Shapley je bio nadomak pravog odgovora.

13. Rotacijsko kretanje spiralnih maglica prema mjerenjima Van Maanena.

Po Shapleyu su dana mjerenja “fatalna za teoriju svemirskih otoka”. Curtis se u potpunosti slagao, ali isto tako bio nepovjerljiv prema mjerenjima vlastitog gibanja manjim od 0.1 lučne sekunde po godini, s vremenskom bazom manjom od 25 godina, za tako nejasne, male objekte. Pljesak ide Curtisu, a simpatije Shapleyu, koji je kasnije rekao da mu je van Maanen bio prijatelj, pa mu je, naravno, vjerovao.

Nakon rasprave

Neposredna reakcija nakon dva održana predavanja se bez sumnje ticala njihovog stila javnog iznošenja tvrdnji, obrazloženja i zaključaka. Komentari s kojima se danas susrećemo indiciraju da je Curtis bio iskusniji govornik i izlagač. To je i razumljivo, jer je pet godinaprije doktorskog rada predavao na Detroit High School, Napa Collegeu i Collegeu of the Pacific. Russell je osobno smatrao da bi Shapleya trebalo nagovoriti da upiše tečaj iz kulture predavanja da bi izbrusio svoje vještine i na tom području. S našeg modernog stajališta, teško je na taj način gledati prošlost. Shapleya se sjećamo po predavanjima koja nose njegovo ime, dok je Curtis onaj proćelavi s naočalama, sklon kvalificiranju astronomskih hipoteza “nemogućima”, “niti nevjerojatnima, niti nemogućima”, pjevušeći u pozadini poznati refren “potrebno je više podataka”. Shapley je na samoj raspravi čitao svoje predavanje, dok je Curtis imao napisane samo smjernice, a govor je popratio slajdovima.

Iako su sudionici nastavili svoju diskusiju nakon samog događaja, i to uglavnom pismenim putem, sam događaj ostao je prilično nezapažen u popularnim i znanstvenim medijima. Tek nekoliko ih se osvrnulo na različite veličine Galaktike jednog ili oba govornika, ali ne i same debate, a zaključci koji su se mogli pročitati su u osnovi bili oni od istih govornika, ali od prije travnja 1920. godine. Senzacionalistički naslov, godinu dana kasnije, u “Boston Sunday Advertizeru” se odnosi samo na Shapleyev rad, a dobiva se dojam da je to zbog titule “harvardskog astronoma”. Shapleyevu strukturu Mliječne Staze ubrzo su prihvatili pisci astronomskih udžbenika, ali bez velikog spomena debate i njene objavljene verzije.

Svaki govornik iznio je svoje mišljenje na oko desetak pitanja, s tim da ne iznenađuje krajnji izjednačeni rezultat. Pitanje ispravnih udaljenosti unutar i izvan Mliječne Staze ponavljano je puno puta i prije 1920. godine. Sudeći po današnjim saznanjima Shapleyeva galaktika je bila prevelika, a Curtisova premala, ali što je najvažnije, Sunce nije u njenom središtu. Postojanje zasebnih galaktika, tj. svemirskih otoka, riješeno je na očit način. Hubble je 1924. godine objavio pronalazak cefeida u nekoliko maglica, i to takvog prividnog sjaja koji ih stavlja trenutačno čak i izvan Shapleyeve Mliječne Staze. I opet, u članku “New York Timesa” je prošao nezapaženo. Govornici su se očigledno složili. Curtis je 1925. godine napisao da je oduvijek smatrao ispravnom teoriju svemirskih otoka, a nedavni Hubbleovi rezultati ju samo potvrđuju. Prethodna izjava zvuči kao staložena, razumljiva reakcija znanstvenika koji nije vjerovao podacima dobivenim cefeidama. Shapley je temperamentno reagirao na Hubbleovo pismo, u kome je između ostalog stajala i relacija period-sjaj za cefeide Andromedine galaktike. “Ovo pismo je uništilo moj svemir… Vjerovao sam podacima van Maanena, ipak on mi je prijatelj…”

Rasprava iz 1920. godine o veličini i strukturi svemira nam donosi, osim novih znanstvenih saznanja, i određene poruke. Prvo, i Curtis i Shapley su bili u pravu kada su se oslanjali na vlastite podatke; Shapley na fotometrijske snimke zvijezda kuglastih skupova, Curtis na negative spiralnih maglica, ali su pošli krivim putem kod razmatranja koja su se zasnivala na mjerenjima drugih astronoma. Drugo, zaključci koje su pokušali donijeti iz tadašnjih astrofizikalnih teorija, nisu bili pretjerano osnovani. Najočitiji takvi trenuci su Shapleyevo pozivanje na teoriju divova i patuljaka u razvoju zvijezda, tlak zračenja za velike crvene pomake kod brzina spiralnih maglica, te njegove hipoteze kod objašnjavanja rađanja novih zvijezda. S druge strane, Curtisu ide zamjerka zbog, na neki način, poopćenog kopernikanskog pristupa zvjezdanoj populaciji. Naravno, moglo bi se reći da ispravne teorije ne nailaze na takve poteškoće, već je sva pažnja usmjerena na zaključke dobivene promatranjem. Od toga je polazio i Eddington, kada je odbio povjerovati opažanjima, sve dok ga teorija nije uvjerila. Treće, svaki od sudionika rasprave iz 1920. godine je djelomično bio u pravu, te je rezultat izjednačen. Niz znanstvenih rasprava je završilo na sličan način; sredinom 18. stoljeća između neptunista, koji su vjerovali da se ispod Neptunovog oceana nalaze sedimentne stijene, i plutonista, koji su smatrali da se eruptivne stijene izdižu na površini Plutona. Danas znamo da su obje teorije ispravne. No, ne završavaju sve rasprave kompromisima i potvrđivanjem. Ne postoji “sredina” kod problema planetnog Sunčevog sustava, niti su prihvatljiva objašnjenja koja objedinjuju dobre strane velikog praska i dijela kozmologije koji zagovara konstantno stanje. Što je s gama-bursterima? Mogu li se galaktički i udaljeni izvori skrivati između već poznatih očitavanja, s potpuno različitim fizikalnim principima. Debata Shapley-Curtis ostavila je dobre poruke današnjim znanstvenicima, a jedna od njih koja se ticala novih zvijezda, je: “Podjela u dvije vrste nije nemoguća.”

75. obljetnica Velike debate

Dana 22. travnja 1995. Bohdan Paczynski i Donald Lamb su raspravljali na temu “Udaljenost gama-burstera” u Smithsonian Natural History Museumu. Prije same Dijamantne debate održana su dva uvodna predavanja. U prvom je Virginia Trimble dala suvremeni znanstveni osvrt na Veliku debatu, a u drugom je Gerald Fishman iznio osnovne pojmove i dotadašnje spoznaje vezane uz gama-burstere. Martin Rees je “predsjedavao samoj raspravi između Lamba i Paczynskog. Nakon njihovih ideja, mogle su se čuti sugestije i komentari iz publike, i to od Stirlinga Colgatea, Fredericka Lamba, Chryssa Konveliotona, Upendre Desai i Fione Harrison. Medu pozornim slušateljstvom uočen je i unuk Harlowa Shapleya, Willis Harlow Shapley, te Raymond Klebeseidel i Ian Strong – otkrivači gama-burstera. Okupljenima je bila dostupna preliminarna verzija govora, s dodatkom kratkog rječnika. Događaj je bio otvoren za javnost. Od 350 prisutnih polovica su bili profesionalni astronomi, četvrtina studenti, a četvrtina znatiželjnici. Dokument o samom događaju moguće je jednostavno pronaći na Internetu, na URL-u: http://antwrp.gsfc.nasa.gov/diamond_jubilee/debate.html. Na istoj Web adresi moguće je pronaći i materijale vezane uz Veliku debatu.

Važnost “Dijamantne obljetnice velike rasprave” jednaka je važnosti same Velike debate, koja je i danas zanimljiva čitaocu. Ona ne predstavlja samo povijesni zapis, već i kratki pogled na razvoj ideja velikih znanstvenika, koji je završio intelektualnim sukobom i neriješenim rezultatom. Rasprava nam ukazuje na težinu otkrivanja i postavljanja novih znanstvenih granica.

Pojmovnik

A zvijezda. Bijela zvijezda s temperaturom od 7 400 do 9 900 K. U spektru su najjače široke apsorpcijske linije vodika (Balmerova serija). To je vodikov ili Siriusov spektralni razred, s predstavnicima Siriusom, Vegom i Altairom.

Andromedina galaktika. Član Mjesnog jata galaktika. Na udaljenosti je od 2,2 milijuna svjetlosnih godina. Veličinom i oblikom podsjeća na Mliječnu Stazu.

Apsolutni sjaj. Vidljivi sjaj koji bi zvijezda imala na udaljenosti od 10 pc.

Astronomska jedinica (AJ). Jedinica za udaljenost koja se koristi u astronomiji. Jednaka je srednjoj udaljenosti Zemlje i Sunca. 1 AJ jednaka je 1.4959787.108 km.

B zvijezda. Modra zvijezda s temperaturom od 9 900 do 28 000 K. U spektru su jake apsorpcijske linije neutralnog helija. Poznate zvijezde koje ovamo pripadaju jesu Spika i Rigel. Budući da u zviježđu Orionu ima mnogo zvijezda koje pokazuju takav spektar, razred je nazvan Orionovim, a zove se još i helijev.

Bijeli patuljci. Ostaci razvoja zvijezda malih masa nakon što zvijezda iscrpi termonuklearne izvore goriva. U svom najvećem dijelu su sastavljeni od degeneriranog plina, stanja koje se javlja pri velikim gustoćama. Bijeli patuljak Sunčeve mase bio bi velik kao planet Zemlja. Pretpostavlja se da će Sunce postati bijeli patuljak.

Cefeide. Vrsta promjenljivih zvijezda, nazvanih prema prototipu dCep. Žuti divovi ili superdivovi. Sjaj im se mijenja zbog periodične promjene obujma. Periodi pulsacije kreću se od 1 do 100 dana. Luminozitet je to veći što je period cefeide duži, što omogućuje određivanje udaljenosti.

Crveni divovi. Ogromne, relativno hladne zvijezde u završnom stadiju razvoja. Tipičan div bi na mjestu Sunca prelazio Marsovu stazu. U prosjeku su male gustoće, a posebno im je rijetka atmosfera. Crveni divovi istjecanjem gube tvar (zvjezdani vjetar).

Dopplerova pojava. Javlja se zbog relativnog gibanja izvora elektromagnetskih valova i opažača, a posljedica je valne prirode signala. Zbog relativnog gibanja mijenja se frekvencija, odnosno valna duljina elektromagnetskog zračenja. Spektralne linije objekta koji se udaljuje od opažača pomiču se prema crvenom dijelu spektra, i obratno za objekt koji se približava opažaču prema plavom dijelu spektra.

Dvojne zvijezde. Sustav od dvije zvijezde koje kruže oko zajedničkog središta masa. Uobičajena su pojava; procjenjuje se da se više od polovine svih zvijezda nalazi u dvojnim sustavima. Nama najbliža zvijezda, Proxima Centauri, nalazi se u trostrukom sustavu zvijezda.

F zvijezda. Žućkastobijela zvijezda s temperaturom od 6 000 do 7 000 K. Razred je prozvan kalcijevim, jer su izrazite linije ioniziranog kalcija, a vodikove su linije slabe. Predstavnik je Procion.

Frekvencija. Broj titraja u sekundi.

G zvijezda. Žućkasta zvijezda s temperaturom od 4 900 do 6 000 K. Kalcijeve su linije jače nego u drugih razreda. Linije metala su mnogobrojne, vodikove linije postaju slabije od linija željeza. Prema Suncu, koji je predstavnik, razred je prozvan Sunčevim.

Galaktika. Nakupina milijardi zvijezda i međuzvjezdane tvari, koje na okupu drži gravitacijska privlačna sila. Razvrstane su po izgledu na eliptične, spiralne, lećaste, nepravilne i “osobite”.

Gama bursteri. Izvori s erupcijama gama zračenja. Raspoređeni su pretežno blizu galaktičke ravnine. Među pojedinačnim izvorima nalaze se pulsari, gusti plinoviti oblaci, maglice-ostaci supernova, vjerojatno mlade zvijezde i kvazari. Površinsko gama zračenje rezultat je sudaranja kozmičkih zraka s međuzvjezdanim plinom, a dijelom predstavlja nerazlučene pojedinačne izvore.

Gama zračenje. Elektromagnetsko zračenje najkraćih valnih duljina (manje od 1 angstrema).

Glavni niz. Točke u H-R dijagramu koje se pomiču od lijevog gornjeg do desnog donjeg kuta. Tu se nalazi najveći dio opaženih zvijezda. Zajedničko svim zvijezdama na glavnom nizu je sinteza helija iz vodika u njihovim središnjim jezgrama.

Gravitacijska sila. Privlačna, uzajamna i centralna sila između tijela. Prema Einsteinovoj teoriji gravitacije zakrivljenost prostora i vremena dolazi zbog mase tijela.

Hertzprung-Russellov dijagram. Dijagram koji pokazuje ovisnost apsolutnog sjaja (ordinata) i spektralnog razreda zvijezde (apscisa). Zbog svojstava koja su u međusobnoj vezi, zvijezde se uglavnom nalaze u dobro određenim područjima, shodno stupnju razvoja. Sličan se dijagram dobije ako se umjesto sjaja uzme luminozitet, a umjesto spektralnog razreda površinska temperatura ili pokazatelj boje zvijezde.

K zvijezda. Narančaste zvijezde s temperaturom od 3 500 do 4 900 K. Linije metala daju karakteristiku spektru, pa je razred prozvan metalnim. Vodikove su linije jedva primjetljive, a sa sniženjem temperature pojavljuju se molekularne vrpce. Tu se nalaze Arcturus i Aldebaran.

Kozmologija. Dio astrofizike koji se bavi nastankom, veličinom i razvojem svemira.

Kuglasti skupovi. Stotine tisuća zvijezda sferno raspoređenih. U halou Mliječne Staze uočava se 150 kuglastih skupova. Zvijezde kuglastih skupova pripadaju populaciji II.

Luminozitet. Energija zračenja tijela u sekundi. Luminozitet zvijezde uspoređuje se s luminozitetom Sunca kao jedinicom. Luminozitet Sunca se određuje tako da se mjeri onaj tok zračenja koji stiže na mjernu površinu postavljeno okomito na zraku, a izvan Zemljine atmosfere, i izražava se solarnom konstantom.

Magellanovi oblaci. Dvije najbliže galaktike, vidljive golim okom, koje se na nebu doimaju kao oblaci. Nepravilnog su oblika i relativno male veličine. Nalaze se na oko 100 000 svjetlosnih godina od nas. Vidljivi su samo s južne Zemljine polutke. Prvi ih je zabilježio moreplovac Ferdinand Magellan početkom 16. stoljeća.

Maglica. Oblak plina i/ili prašine u međuzvjezdanom prostoru. Ako je plin pobuđen na svijetljenje utopljenim vrućim zvijezdama, zapažamo ga u obliku emisijske maglice, ako je prašina rasvijetljena sa strane, kao reflektirajuću maglicu.

Magnituda (m). Fizikalna jedinica kojom se izražava sjaj astronomskih objekata. Temelji se na Hipparchusovu sustavu koji je zvijezde po sjaju podijelio onako kako ih vidi oko. Manji se broj pripisuje sjajnijem objektu. Moderna definicija 1 magnitude odgovara omjeru sjaja za 2.512 puta.

Međuzvjezdana apsorpcija. Slabljenje svjetlosti nakon prolaska kroz međuzvjezdanu prašinu. Očituje se apsorpcijskim linijama u spektru zvijezde, a dolazi od atoma i iona međuzvjezdanog medija.

Međuzvjezdana tvar. Sastoji se od plina i zrnaca prašine. Plin zrači u različitim spektralnim područjima, ovisno o svojoj temperaturi. Prašina pak veoma efikasno upija i odbija svjetlost. Najobilniji sastojak plina je vodik, dok se prah sastoji od ugljika, silicija, smrznutih plinova, pa i od željeza.

Međuzvjezdano crvenjenje. Oslabljenje svjetlosti zvijezda nije jednako na svim valnim duljinama. Znatnije je u modrom dijelu spektra, pa zvijezde koje se nalaze iza debljeg sloja praha pocrvene, jer im oslabi modri dio spektra.

Mjesna skupina. Jato od oko trideset galaktika kojima pripada Mliječna Staza.

Mliječna Staza. Naša galaktika. Spiralni sustav od 200 milijardi zvijezda, međuzvjezdane tvari i prašine. Najveći dio vidljivih objekata nalazi se u disku, na koji se nastavljaju halo i korona.

Nova. Pojava koja je obilježena naglim povećanjem sjaja za više tisuća puta. Nove zvijezde su dvojni sustavi. Materija koja s pratioca pada na bijelog patuljka toliko se ugrije da se nakratko pokrenu termonuklearne reakcije na površini bijelog patuljka. Pojava se može ponoviti više puta.

O zvijezde. Svijetlomodre zvijezde s temperaturom od 28 000 do 50 000 K. U spektru su jake apsorpcijske linije neutralnog i ioniziranog helija, a posebna osobina tog spektra je pojava vodikovih linija u emisiji. Poznata zvijezda ovog razreda je Mintaka u zviježđu Orionu.

OB zvijezde. Grupe O i B zvijezda uočene u disku spiralnih galaktika.

Paralaksa. Prividni pomak nebeskog objekta na pozadini dalekih zvijezda. Iz godišnje paralakse određuje se udaljenost zvijezda.

Parsec (pc). Udaljenost s koje se 1 AJ postavljena okomito vidi pod kutom od 1 lučne sekunde, a iznosi 3,26 svjetlosnih godina.

Period. Vrijeme potrebno da tijelo iz početne točke ili položaja dođe opet u početnu točku ili položaj.

Relacija period-sjaj. Ovisnost srednjeg apsolutnog sjaja o periodu pulsacije promjenljive zvijezde. Što je period veći to je srednji sjaj veći. Na relaciji se zasniva metoda za određivanje udaljenosti objekata koji sadrže ili se nalaze u susjedstvu s pulsirajućim divovima.

RR Lyrae. Vrsta promjenljivih zvijezda nazvanih po prototipu zvijezdi RR Lyrae. To su pulsirajući bijelo-modri divovi s periodima manjim od jednog dana i zvijezde populacije II. Nalaze se pretežno u kuglastim skupovima.

Skupovi. Zajednice zvijezda i međuzvjezdanog materijala. Na okupu ih drži gravitacijska sila. Susrećemo otvorene ili galaktičke skupove i kuglaste ili globularne.

Spektar. Raspodjela elektromagnetskog zračenja po valnim duljinama. Proučavanje spektra astronomskih objekata predstavlja metodu istraživanja fizičkog i kemijskog stanja i sastava svemirskih tijela.

Spektroskopska paralaksa. Metoda određivanja udaljenosti zvijezda, gdje se iz spektra i položaja zvijezde u H-R dijagramu određuje njezin apsolutni sjaj. Poznavanjem prividnog sjaja dolazi se do udaljenosti zvijezde.

Spiralni krakovi. Osnovna karakteristika spiralnih galaktika. Najčešće se ističu dva kraka, koja se odvajaju počevši od središta kod običnih spiralnih, ili počevši s krajeva poluge kod polužnih. Pojava spiralnih krakova i diska vezana je uz brzu rotaciju. U spiralama su uočene sjajne OB zvijezde, galaktički skupovi i svjetleće difuzne maglice. Sunce je smješteno na unutrašnjem rubu Orionovog kraka, bliže centru Galaktike leži krak Sagittarius-Carina, a na suprotnoj strani od središta je krak Perzeja.

Sunčev sustav. Sunce i svi objekti koji kruže oko njega, uključujući devet planeta, njihove satelite, te sve asteroide i komete.

Supernova. Eksplozivni proces koji označava kraj masivne zvijezde. Kad zabljesne, supernova se sjajem natječe sa čitavom galaktikom, a iza sebe ostavlja plinoviti omotač, te neutronsku zvijezdu ili crnu rupu. U Galaktici je opaženo malo supernovih, zbog rijetkosti tog fenomena, ali i zbog međuzvjezdane apsorpcije svjetlosti, no astronomi prilično često uočavaju supernove u drugim galaktikama.

Svjetlosna godina. Udaljenost koju svjetlost prijeđe u vakuumu u godini dana. Brzina svjetlosti u vakuumu je 300 000 km/s, pa je to udaljenost od 9,5 trilijuna km.

Svjetlost. Elektromagnetsko zračenje, s tim da se pod tim nazivom obično misli na vidljivi dio spektra.

Teleskop. Optički sustav koji prihvaća zračenje dalekih objekata i formira njihove slike. Astronomski objekti su praktički u neizmjernosti, pa im se slika javlja u žarištu objektiva. Slika se promatra okom, bilježi fotografskom emulzijom ili dvodimenzionalnim elektroničkim i poluvodičkim uređajima. Kao objektiv može služiti leća ili zrcalo. Radioteleskopi prihvaćaju zračenje kolektorom koji ne formira sliku radio-izvora; zračenju se odredi smjer pristizanja i jakost, a zatim se ucrtava slika radio-neba. Teleskopi za rendgensko zračenje formiraju sliku na istom principu kao i optički teleskop sa zrcalom, uz određene male preinake.

Vidljivi sjaj. Sjaj zvijezde onako kako se vidi na nebu.

Zemlja. Treći planet u Sunčevom sustavu. Period obilaska oko Sunca je 365,25 dana, oko vlastite osi se okrene za 23 h 56 min 4 s. Jedini planet koji ima oceane, atmosferu s mnogo kisika i živu geološku aktivnost.

Zvijezda. Zvijezde nastaju skupljanjem međuzvjezdanog materijala, pri čemu su prikupile dovoljno mase i zagrijale se u središtu do temperature pri kojoj započinju termonuklearni procesi. Bar u jednoj fazi razvoja zvijezde stječu termonuklearni izvor energije, pretvaraju jednostavnije elemente u složenije, svijetle i sastoje se od ioniziranog plina. Osnovna veličina o kojoj ovise druga zvjezdana svojstva je masa zvijezde, koja se kreće od 1/15 do 50 masa Sunca.