Harlow Shapley se nedíval jen na hvězdy. Zmapoval prázdnotu mezi nimi. Tento americký astronom, narozený v roce 1885 v Nashvillu ve státě Missouri, nakonec přepsal naše chápání našeho místa ve vesmíru. Jeho práce neopravovala jen čísla. Posunula celý střed galaxie Mléčná dráha pryč od Země.
Před Shapleym se lidstvo raději považovalo za ústřední. Byli jsme osou. Slunce bylo ve středu galaxie. Logika se zdála bezchybná, když jsme se na noční oblohu dívali pouze z našeho konkrétního úhlu pohledu. Shapley dokázal, že to není pravda. Došel k závěru, že Slunce leží blízko centrální roviny Mléčné dráhy, ale je daleko od jejího středu. Nachází se přibližně 30 000 světelných let od centra. Je to hodně daleko od večírku.
Nebyl to jediný moment heuréky. Byla to těžká práce s výpočty. Všechno to začalo v roce 1911. Shapley úzce spolupracoval s Henrym Norrisem Russellem na rozluštění kódu velikosti hvězdy. Zaměřili se na duální systémy. Jedná se o dvojice hvězd obíhajících kolem společného středu hmoty. Když se navzájem zatmí, jejich světlo slábne. Toto oslabení je měřitelné. Toto jsou data.
Shapley použil tato měření k určení fyzických velikostí hvězd. Světelné křivky proměnil ve fyzickou realitu. Tato metoda se stala standardním postupem již více než 30 let. To byl zlatý standard pro měření velikosti hvězd. Pokud jste chtěli vědět, jak velká je hvězda, podívali jste se na její zatmění. Shapley postavil pravítko.
Jenže nastal problém. Některé hvězdy se chovaly jinak. Pulsovali. Byly známy jako proměnné hvězdy cefeidy. Jiní astronomové věřili, že jsou to prostě dvojice hvězd, které se vzájemně zatmí. Shapley viděl chybu. Ukázal, že proměnné hvězdy cefeid nemohou být dvojice hvězd, které se vzájemně zatmí. Matematika nesedí. Změny jasu byly příliš obtížné. Příliš rytmické.
Podíval se tedy hlouběji. Byl první, kdo navrhl, že jde o pulzující hvězdy. „Dýchají“. Rozšiřují se a smršťují. Na tomto rozdílu záleželo. Vyjasnilo to zmatek v této oblasti. To umožnilo astronomům později použít tyto hvězdy jako „standardní svíčky“ – nástroje pro měření obrovských vzdáleností ve vesmíru. Když Shapley správně určil jejich povahu, udělal více než jen klasifikaci typu hvězdy. Poskytoval možnost změřit skutečnou velikost galaxie.
Zemřel v Boulderu ve státě Colorado 20. října 1972. Slunce zůstalo tam, kde bylo, viset na okraji galaxie. Nestěhovali jsme se. Ale naše mapa se změnila. Naučili jsme se, že nejsme středem ničeho. Jen malá část mnohem většího, lhostejného systému.
Přehodnocení našeho místa ve vesmíru
V roce 1914 byla společnost Harlow Shapley založena jako zaměstnanci observatoře Mount Wilson v Pasadeně v Kalifornii. Cenou byl 1,5metrový reflexní teleskopický systém. Byl to největší přístroj na obloze a Shapley jej používal k mapování kulových hvězdokup Mléčné dráhy. Nebyly to jen tak ledajaké hvězdy. Jednalo se o husté, kulové hvězdokupy, každá čítající až milion sluncí.
V té době astronomové znali asi 100 takových hvězdokup. Shapley si všiml něčeho zvláštního. Jedna třetina z nich se nacházela v souhvězdí Střelce. Nebyla to náhoda. K odhadu vzdálenosti použil novou metodu. Tato metoda byla založena na proměnných hvězdách RR Lyrae. Tyto hvězdy pulzují s určitou periodicitou. Doba jejich jasu přímo souvisí s jejich svítivostí. Pokud jste znali periodu pulzace, znali jste skutečnou svítivost. Pokud byste znali skutečnou svítivost a zdánlivý jas, mohli byste určit vzdálenost.
Údaje nakreslily obrázek. Shluky tvořily kouli. Střed této koule ukazoval na Střelce. Zdálo se logické, že kupy obíhají kolem galaktického středu. Shapley tedy provedl výpočty. Slunce umístil přibližně 50 000 světelných let od galaktického jádra. (Pozdější práce tuto hodnotu upravily na 30 000). Přišlo to jako šok. Před Shapleym všichni věřili, že Slunce je blízko středu Mléčné dráhy. Právě ten předpoklad zničil. Jeho výpočty poskytly první realistický odhad skutečné velikosti galaxie. To navždy změnilo galaktickou astronomii.
Velká debata z roku 1920
Zatímco Shapley rozšiřoval hranice Mléčné dráhy, měli astronomové další problém. Co byly spirální mlhoviny? Objekty, jako je mlhovina v Andromedě, se jevily jako slabé rozmazání. Někteří si mysleli, že jsou to malé mraky v naší vlastní galaxii. Jiní věřili, že se jedná o celé galaxie.
Toto napětí vyvrcholilo otevřenou konfrontací 26. dubna 1920. Národní akademie věd se sešla ve Washingtonu, DC. Na pódiu stáli dva lidé. Na jedné straně byl Shapley. Na druhé straně je americký astronom Heber Curtis. Jejich střet se stal známým jako velký spor. Nemělo jasného vítěze, ale zvýraznilo vysoké sázky.
Curtis odmítl obrovskou velikost Mléčné dráhy, kterou navrhoval Shapley. Pokud je galaxie tak velká, tvrdil, že v ní nelze mlhoviny lokalizovat. Věřil, že spirální mlhoviny jsou nezávislé „ostrovní vesmíry“. Shapley se držel měřítek Mléčné dráhy. Tvrdil však, že spirální mlhoviny jsou prostě oblaka plynu, jako kulové hvězdokupy, rozptýlené po celé naší galaxii.
Historie potvrdila Curtisovi v otázce mlhoviny. Opravdu to byly různé galaxie. Ale Shapley měl pravdu o velikosti naší vlastní galaxie. Ukázalo se, že vesmír je mnohem větší, než si kdokoli dokázal představit. Pro oba muže to bylo vyrovnané vítězství.
Starší a obyvatelné zóny
Shapley se nezastavil u Mléčné dráhy. Studoval blízké galaxie a věnoval zvláštní pozornost Magellanovým mračnům. Všiml si, že galaxie neplují samy. Seskupují se. Tyto shluky nazval „metagalaxiemi“. Tento termín pro kupy galaxií pomohl formovat naše chápání struktury ve velkém měřítku.
V roce 1953 Shapley navrhl teorii, která stále vede naše hledání života. Říkal tomu „pás tekuté vody“. Myšlenka byla jednoduchá, ale hluboká. Planeta musí být v určité vzdálenosti od své hvězdy. Pokud je příliš blízko, voda se vaří. Pokud je příliš daleko, zamrzne. Pouze v tomto pásu může planeta zadržovat atmosféru a udržovat kapalnou vodu. Nyní to známe jako obyvatelnou zónu. Toto zůstává základním konceptem astrobiologie.
Jeho kariéra se přesunula z Mount Wilson na Harvard University. Stal se tam profesorem. V roce 1921 se stal ředitelem Harvardské observatoře. Tuto funkci zastával až do roku 1952. Po rezignaci si ponechal tituly ředitele ve výslužbě a Payne profesora astronomie.
Zanechal po sobě významnou bibliografii. Kniha “Star Clusters” byla vydána v roce 1930. Následovala “Flights from Chaos”. Galaxies byly publikovány v roce 1943. Pozdější díla zahrnovala The Inner Metagalaxy (1957) a Of Stars and Men (1958). Poslední z nich se stal filmem v roce 1962. Byl také otcem Lloyda Shapleyho, který získal Nobelovu cenu za ekonomii.
Muž, který zatlačil Slunce na okraj galaxie, také pomohl určit, kde jinde by mohl existovat život. Vesmír se zvětšil, ale hledání smyslu v něm se zpřesnilo. Tyto shluky stále pozorujeme.
