А тайн хватало. Например, в 1912 году Весто Слайфер из обсератории Лоуэлла во Флагстаффе (штат Аризона) обнаружил, что большинство спиральных туманностей удаляются от нас с невероятно высокими скоростями, и никто не понимал почему. Быть может, 100-дюймовый телескоп наконец позволит выяснить истинную природу этих странных туманных вихрей?
После возвращения в Гронинген и затем уже в Лейдене Каптейн занялся дальнейшим развитием своих идей о Вселенной. Он заключил на основании исследования распределения звезд, что мы живем в более или менее линзовидной «агломерации» из почти 50 миллиардов звезд поперечником около 45 000 световых лет. И, как он считал, это все. За пределами этого сборища светил – нашей Галактики Млечный Путь – нет ничего, кроме пустого пространства. Он был твердо убежден, что таинственные спиральные туманности – всего лишь одни из обитателей этой «вселенной Каптейна». И теоретически не исключалась возможность существования и других, невидимых «обитателей» – темной материи.
Каптейн первым предложил картину Млечного Пути с оценкой его размеров и формы и роли темной материи. Сделал он это в свой знаменитой статье, опубликованной в The Astrophysical Journal в мае 1922 года. Каптейн скромно назвал ее «Первая попытка [создания] теории расположения и движения [объектов] звездной системы», но если задуматься, то попытка была далеко не скромная3. Человек, родившийся по астрономическим меркам всего мгновение назад на крохотной планете, обращающейся вокруг неприметной, заурядной звезды, пытается постичь строение всего сущего и всего, что когда-либо существовало. Очень неслабо.
Что касается темной материи, то Каптейн вслед за лордом Кельвином понял, что если изучить движения звезд и применить к ним закон всемирного тяготения Ньютона, то можно определить распределение массы в «звездной системе»4. Ведь гравитация – это великий хореограф, управляющий динамикой Вселенной. Но, согласно первым грубым оценкам, полученным Каптейном и британским астрономом Джеймсом Джинсом, силы тяготения одних лишь видимых звезд недостаточно для объяснения звездных движений. В многословном резюме своей 26-страничной статьи Каптейн это сформулировал следующим образом: «Можно полагать, что, когда теория будет усовершенствована, количество темной материи можно будет определить по ее гравитационному влиянию». А еще он написал в статье: «Значит, у нас есть способ оценки массы темной материи во Вселенной»5.
Да, способ есть. А вот точного ответа пока нет. Каптейн так и не успел усовершенствовать свою теорию. Он умер в Амстердаме в 71 год, через шесть месяцев после опубликования его эпохальной статьи.
Смерть всегда преждевременна, но в данном случае особенно печально, что старуха с косой не задержалась на десяток лет – особенно если вспомнить про огромное количество полученных в то время в астрономии результатов. Всего через 16 месяцев после кончины Каптейна Эдвин Хаббл (в честь которого назван знаменитый космический телескоп) установил, что спиральные туманности – это на самом деле «островные вселенные», то есть галактики, расположенные далеко за пределами Млечного Пути. Спустя шесть лет Милтон Хьюмансон и другие астрономы, в том числе Хаббл и бельгийский космолог Жорж Леметр, на основе полученных Слайфером данных исследовали скорости удаления от нас этих других галактик и пришли к выводу, что мы живем в расширяющейся Вселенной. А в 1932 году ученик Каптейна Ян Оорт продолжил дело своего учителя и заключил, что в плоскости Млечного Пути содержится большое количество темной материи. Каптейну бы это очень понравилось.
На протяжении 20-х годов прошлого века астрономы установили (главным образом благодаря усилиям Харлоу Шепли), что наша Галактика гораздо больше и имеет намного более плоскую форму, чем вселенная Каптейна, – она скорее напоминает лаваш, а не сдобную булочку, – и что Солнце с Землей удалены от ее центра на расстояние около 25 000 световых лет. А еще Оорт сумел в 1927 году доказать, что Млечный Путь вращается и что скорость его вращения больше вблизи центра и меньше у краев. Усредненное движение составляющих его звезд управляется тяготением всей системы в целом.
Оорт был одним из величайших астрономов XX века. Он был основателем радиоастрономии и внес большой вклад в понимание многих явлений и объектов, включая вращение нашей Галактики, взрывы сверхновых, сверхскопления галактик и происхождение комет6. Оорт родился 28 апреля 1900 года и вырос в расположенной неподалеку от Лейдена деревне Устгест. В 1917 году он решил изучать физику и астрономию в Гронингене, расположенном в 200 километрах к северу от Лейдена. Это стоило того, потому что, как сказал Оорт, «там был Каптейн». На протяжении всей своей долгой жизни Оорт не переставал восхищаться своим учителем и его трудами. Оорта – блестящего студента, да к тому же еще и любителя гребли и конькобежца – особенно интересовали высокоскоростные звезды – редко встречающиеся в Млечном Пути «экстремалы», которые бешено носятся среди прочих, еле ползущих звезд. Опять сплошная динамика – совсем как у самого Каптейна. Это и стало темой диссертации, которую Оорт защитил в 1926 году7.