Человек, увидевший вращение Галактики

120 лет со дня рождения Яна Хендрика Оорта

Франекер — небольшой городок на севере Нидерландов, в провинции Фрисландия, у которого всегда имелись свои амбиции. В Средние века здесь появился собственный университет, а в Новое время возник и до сих пор функционирует старейший в мире планетарий астронома-любителя Эйса Эйсинга. В самом начале XX века, 28 апреля 1900 года, во Франекере родился Ян Хендрик Оорт.

Он был вторым сыном Абрахама Хендрикуса Оорта и Ханны Фабер. Оба родителя происходили из семей священнослужителей, а дед по отцовской линии, Генрих Оорт, протестантский священник с либеральными взглядами, был одним из трех людей, осуществивших новый перевод Библии на голландский язык. Отец будущего ученого занимался медицинской практикой и уже в 1903 году вместе с семьей покинул Франекер, чтобы стать директором психиатрической клиники в Угстгесте, пригороде Лейдена. Там маленький Ян пошел в начальную школу, а затем в среднюю школу уже в Лейдене, где показал себя посредственным гуманитарием, но прекрасным математиком и физиком. В 1917 году молодой Оорт поступил в Гронингенский университет, один из самых престижных и в то же время крупнейших и старейших университетов Нидерландов, чтобы изучать физику. Он прошел обычные курсы по таким предметам, как гидродинамика, оптика и электричество. Затем в учебной программе появилась квантовая теория. Ян особенно вдохновился курсом популярной астрономии, который читал Якобус Корнелиус Каптейн, известный своими исследованиями Млечного Пути. Оорт был настолько впечатлен лекциями, что решил окончить университет по астрономии, а не по физике, как изначально намеревался. Позже Ян признался, что астрономией увлекался еще в школьные годы, и предположил, что интерес был вызван чтением Жюля Верна.

В 1921 году Оорт сдал последний экзамен и был назначен ассистентом в Гронингене, но вскоре стало ясно, что для развития карьеры разумно получить некоторый зарубежный опыт. Были приняты меры, чтобы Ян отправился в Йельскую обсерваторию в США в качестве помощника Фрэнка Шлезингера, разработавшего метод фотографического определения звездных параллаксов.

Оорт прибыл в Нью-Хейвен в сентябре 1922 года. В Йельской обсерватории он отвечал за наблюдения звезд с помощью зенитного телескопа. Шлезингер пытался разработать новый метод для повышения точности позиционной астрометрии, и Оорт должен был помочь ему в этом. Однако молодой человек понимал, что у него нет особой тяги к астрометрии, хотя его результаты были вполне удовлетворительными. Шлезингер, вероятно, тоже счел, что такая работа станет пустой тратой талантов Оорта, поэтому, когда тот пробыл в Нью-Хейвене около года, ему предложили отправиться на Южную станцию Йельской обсерватории, которую должны были построить в Йоханнесбурге (Южная Африка). Оорт колебался. Возможно, он рассматривал предложение как своего рода ссылку и написал старшим коллегам (де Ситтеру и ван Райну; Каптейн умер в 1921 году) в Нидерланды, чтобы обсудить с ними предложение.

Реакция была мгновенной: старшие коллеги сочли, что это совсем не та работа, которой должен заниматься Оорт, и хотя наблюдение является полезным опытом, он должен в конечном счете обратиться к теории и фундаментальным проблемам астрономии. На самом деле де Ситтер только что закончил реорганизацию Лейденской обсерватории. В результате у него появилось несколько вакансий и он предложил Оорту присоединиться к своим сотрудникам как только завершится его работа в Нью-Хейвене. Это предложение открывало хорошие перспективы для будущей карьеры, Оорт без малейших колебаний согласился. В конце 1924 года Ян покинул Нью-Хейвен, чтобы занять должность научного сотрудника Лейденской обсерватории, где впоследствии был назначен лаборантом в 1926 году, лектором в 1930-м и экстраординарным профессором в 1935 году.

В Лейдене Оорт продолжил работу над темой исследования, которая заинтересовала его еще в Нью-Хейвене: свойства высокоскоростных звезд. Он собрал столько данных, сколько мог, в надежде получить хоть какой-то ключ к разгадке причины странного распределения по небу векторов их скоростей: для звезд со скоростями относительно Солнца менее 63 км/с они ориентированы случайным образом, но для тех, у которых скорость выше этого значения, наблюдается ярко выраженная асимметрия. Кажется, что все они движутся в одном направлении. Эта проблема должна была стать предметом диссертации, но когда Оорт закончил и защитил ее в Гронингенском университете 1 мая 1926 года, он так и не приблизился к объяснению. Некоторые из его рабочих заметок того времени показывают, что он беспокоится о проблеме, но всё еще в терминах системы Каптейна.

В следующем году шведский астроном Бертиль Линдблад предположил, что скорость вращения звезд во внешней части Галактики уменьшается с удалением от галактического ядра. Оорт позже сказал, что, по его мнению, именно его коллега — Виллем де Ситтер — первым обратил внимание на эту работу Линдблада. Ян понял, что истинность предположения Линдблада может быть доказана наблюдениями и представил две формулы, описывающие вращение галактик; две константы, фигурирующие в этих формулах, теперь известны как константы Оорта. Ян сравнил поведение внешних планет в Солнечной системе, «обгоняемых» более близкими, с поведением звезд в Галактике (если она действительно вращается). Он смог вычислить, основываясь на разнице в движениях звезд, расположение Солнца (примерно в 30 тыс. световых лет от центра Галактики) и то, что нашей звезде требуется около 225 млн лет на полный оборот вокруг галактического центра. Оорт показал, что звезды, лежащие во внешних областях галактического диска, вращаются медленнее, чем звезды, расположенные ближе к центру.

Эти открытия перевернули систему Каптейна (названную в честь наставника Оорта), который представлял себе Галактику симметрично расположенной вокруг Солнца.

В 1927 году Ян Оорт женился на Мике Граадт ван Рогген), и в то же время он внезапно стал одним из самых известных молодых астрономов в мире.

Прямым следствием этого стало то, что в 1930 году, а затем и в 1932-м ему предлагали работу в Соединенных Штатах (Гарварде и Колумбийском университете).

Ян много и долго обсуждал предложения со своими наставниками, в основном с Ван Райном в Гронингене, Шлезингером в Йеле и Де Ситтером в Лейдене, но в конце концов отказался от обоих постов. В последующие годы Оорт упоминал, что хотя ему и нравились длительные поездки в другие страны, он всегда был рад вернуться в Нидерланды. Астроном испытывал особую привязанность к голландскому ландшафту и климату, к образу жизни и особенно к Лейденской обсерватории и счел бы постоянную должность в другой стране своего рода изгнанием.

Однако в Лейдене не было доступа к телескопам, которые могли бы обеспечить Оорта необходимыми ему данными. Существовали различные способы обойти эту проблему, и ученый воспользовался ими всеми. На протяжении всей жизни Оорт писал коллегам, которые могли бы предоставить ему необходимые данные, и отправлялся туда, где были телескопы, которые он мог использовать. В 1934 году он занял должность помощника директора Лейденской обсерватории, а в следующем стал генеральным секретарем Международного астрономического союза — из-за разразившейся Второй мировой войны Оорт оставался на этом посту до 1948 года и лишь потом передал его преемнику. В 1937 году Яна избрали в Королевскую академию. Это были довольно спокойные годы, можно даже сказать «затишье перед бурей».

Ученый мало путешествовал, ездил в основном на конференции — в Кембридж (штат Массачусетс, США)в 1932 году; в Париж в 1935 году и в Стокгольм в 1938 году. В 1939 году он смог провести полгода в Соединенных Штатах, навещая коллег, присутствуя на открытии Обсерватории Макдоналда и делая некоторые собственные наблюдения. Уехав в марте, Оорт вернулся в Нидерланды только в конце августа 1939 года, всего за несколько недель до начала Второй мировой войны.

Поездка в США была крайне плодотворной. Одним из ее результатов стало то, что астроном заинтересовался Крабовидной туманностью. Его коллега Николас Майалл уточнил скорость расширения этой туманности, получив ее возраст. Один из хороших друзей Оорта в Лейдене, О. Л. Дуйвендак, был синологом, и Оорт, не теряя времени, заинтересовал его изучением китайских и японских хроник в поисках упоминаний (одно было уже известно) о туманности и звезде. В результате в 1942 году было опубликовано несколько статей, в первой из которых Дуйвендак перечислил найденные упоминания в летописях, а во второй Майалл и Оорт пришли к выводу, что Крабовидная туманность стала результатом взрыва сверхновой.

В 1940 году нацисты вторглись в Нидерланды. Вскоре после этого они уволили еврейских профессоров из Лейденского и других университетов. Оорт принадлежал к той группе людей, которые сразу же решили отказаться от сотрудничества с немецкими властями. Уволившись из Королевской академии, оставив профессорский пост в Лейдене и должность в обсерватории, он увез свою семью (жену и троих детей — сыновей Коэна и Авраама и дочь Марийку) в Халсхорст, тихую деревушку в провинции Гелдерланд, где они пересидели всю войну. В Халсхорсте Ян начал писать книгу о звездной динамике.

Война в Нидерландах закончилась 5 мая 1945 года, но Оорт вернулся в Лейден только в начале июня. Ученый занял пост директора обсерватории и стал полноправным профессором астрономии. Главной его целью стало возобновление преподавательской и исследовательской деятельности Лейденской обсерватории. Поначалу это вызывало большие трудности из-за состояния персонала обсерватории. Люди сильно недоедали, и поначалу рабочий день прекращался до обеда. Но постепенно, по мере того, как появлялось больше еды, люди окрепли, и Оорт предпринял некоторые шаги, чтобы сплотить сотрудников обсерватории. Так, он установил кофе-брейки в 11:00, использовав для их проведения настоящий кофе, который ему присылали из США.

Еще до окончания войны Оорт совместно со студентом из Утрехта — Хендриком ван де Хюльстом — инициировал проект, который в 1951 году в конечном итоге привел к обнаружению радиоизлучения водорода. Ян и его коллеги также провели первое исследование центральной области Галактики и обнаружили, что радиоизлучение прошло без поглощения через газовые облака, которые скрывали центр от наблюдений в видимом диапазоне.

После окончания войны Оорт возглавил также голландскую группу, которая строила радиотелескопы в Катвейке, Двингело и Вестерборке и использовала радиоизлучение для картографирования Млечного Пути.

Еще он занялся изучением комет, сформулировал ряд революционных гипотез, предположил, в частности, что Солнечная система окружена массивным облаком, состоящим из миллиардов комет, многие из которых являются «долгопериодическими», возникшими далеко за орбитами Нептуна и Плутона. Сегодня эта область известна как облако Оорта.

В сентябре 1970 года астроном прочел свою прощальную лекцию (традиция для уходящих на пенсию профессоров в Нидерландах). Его руководство Лейденской обсерваторией подошло к концу. Оорты переехали в недавно построенный дом в Эгстгесте, на канале, где они могли плавать на лодке, подаренной Яну на его 70-летие.

В 1986 году он стал одним из немногих людей, которые видели комету Галлея дважды. В возрасте десяти лет он был вместе с отцом на берегу в Нордвейке, когда впервые увидел комету. 76 лет спустя Ян поднялся в воздух на самолете и смог еще раз увидеть прекрасный огненный хвост.

Выйдя на пенсию, Оорт написал исчерпывающие статьи о галактическом центре и сверхскоплениях, а также опубликовал несколько работ о квазарах. Он продолжал исследовать Млечный Путь и другие галактики вплоть до своей смерти в возрасте 92 лет.

Помимо облака и двух постоянных эмпирических величин, именем Яна Хендрика Оорта названы нынешнее здание Лейденской обсерватории и астероид.

Александр Речкин