Використовуючи метод статистичного паралакса, Ейнар Герцшпрунг у 1913 році та Гарлоу Шеплі у 1918 році змогли перетворити значення блиску, отримані Лівітт, у світність. І припустивши, що світність цефеїди з певним періодом у Малій Магеллановій Хмарі така само, як і в цефеїди з тим же періодом в іншому місці, вони змогли розрахувати співвідношення світності для всіх цефеїд (навіть тих, що перебувають за межами Малої Магелланової Хмари). Я не зупинятимусь на цьому методі, оскільки він заскладний для нефахівців. Хочу лише наголосити: виявлення взаємозв’язку між періодом і світністю зорі стало важливою віхою у вимірюванні відстаней. Якщо вам відомі світність і блиск зорі, ви можете обчислити відстань до неї.
Діапазон світності, до речі, досить значний. Світність цефеїди з періодом 3 дні приблизно в 1000 разів більша за світність Сонця. Якщо період цефеїди — 30 днів, її світність перевищуватиме світність Сонця в 13 000 разів.
У 1923 році уславлений астроном Едвін Габбл виявив цефеїди в галактиці Андромеди (також відомій як М31) і обчислив, що відстань до неї приблизно 1 мільйон світлових років — чимало астрономів були приголомшені цим результатом. Багато хто, зокрема й Шеплі, доводив, що Чумацький Шлях містив у собі весь Всесвіт, зокрема галактику М31, а Габбл показав, що насправді він надзвичайно далеко від нас. Але стривайте — якщо ви загуглите, яка відстань до галактики Андромеди, то побачите, що 2,5 мільйона світлових років.
Це був яскравий приклад невідомого невідомого. Але геній Габбл також припустився систематичної помилки. Він у своїх розрахунках спирався на світність зір, які пізніше стали називати цефеїдами ІІ типу, хоча насправді спостерігав інший різновид цефеїд з майже в чотири рази більшою світністю (згодом їх назвали цефеїдами І типу). Астрономи виявили цю різницю тільки в 1950-ті й миттю усвідомили, що всі відстані, обчислені за останні тридцять років, були спотворені удвічі. Щойно побачили цю грубу систематичну помилку, розміри відомого Всесвіту подвоїли.
У 2004 році, усе ще за допомогою методу цефеїд, астрономи обчислили відстань до галактики Андромеди — 2,51 ± 0,13 мільйона світлових років. У 2005 році інша група вчених, використовуючи метод затемнювано-подвійних зір, одержала результат 2,52 ± 0,14 мільйона світлових років, тобто приблизно 24 ∙ 1018 кілометрів. Обидва результати чудово узгоджуються один з одним. Утім похибка становить приблизно 140 000 світлових років (мало не 1,3 ∙ 1018 кілометрів). І ця галактика за астрономічними мірками майже поруч. Уявіть, які похибки під час визначення відстаней до безлічі інших галактик.
Тепер ви розумієте, чому астрономи постійно шукають так звані стандартні свічки — об’єкти з відомою світністю. Завдяки їм ми можемо обчислити відстань, використовуючи низку оригінальних методів на кшталт вимірювальної рулетки для космосу. Вони відіграли важливу роль у створенні так званої шкали космічних відстаней.
На першому щаблі цієї шкали для визначення відстані до об’єкта використовують паралакс. Завдяки надточним результатам, отриманим за допомогою телескопа «Гіппаркос», ми можемо вимірювати відстані до об’єктів, віддалених від Землі на кілька тисяч світлових років. Наступна сходинка — цефеїди, які дають нам достовірні результати для об’єктів, що перебувають на відстані до 100 мільйонів світлових років. На наступних щаблях астрономи застосовують низку химерних складних методів, надто наукових, щоб у них заглиблюватися. Багато із цих методів пов’язані зі «стандартними свічками».
Зі зростанням відстані, яку ми хочемо визначити, обчислення стають дедалі складнішими. Частково це зумовлено неймовірним відкриттям Габбла в 1925 році, згідно з яким усі галактики у Всесвіті віддаляються одна від одної. Це відкриття — одне з найважливіших і найприголомшливіших в астрономії і, можливо, в усій науці за минуле століття. Зрівнятися з ним може хіба що еволюційна теорія природного добору, яку висунув Дарвін.
Габбл спостеріг, що випромінюване галактиками світло помітно зміщене в частину спектра з меншою енергією — «червоний» бік, де хвилі довші. Це явище має назву червоний зсув. Що більше червоне зміщення, то швидше галактика «тікає» від нас. Ми знаємо про схоже явище, тільки зі звуковими коливаннями, відоме як ефект Доплера; він пояснює, чому ми можемо відрізнити, куди рухається карета «швидкої» — до нас чи від нас: звук сирени нижчий, коли машина віддаляється, і вищий, коли наближається. (Докладніше про ефект Доплера я розповім у розділі 13).