Основные причины скепсиса в отношении утверждений Шепли основывались не на громадном авторитете Каптейна, а были связаны со спиральными туманностями и представлениями об их статусе. Спектроскопия в значительной степени расширила астрономические знания о них. После первого восхищения, испытанного Хёггинсом, когда он вроде бы открыл в их спектрах линии светящегося газа, он еще обнаружил, что тем не менее бо́льшая их часть обладает непрерывным спектром. Проведя различие между двумя разновидностями «зеленых» и «белых» туманностей, астрономы изо всех сил пытались телескопически разрешить белые туманности на звезды. Первый успех был достигнут не ранее 1924 г. с разрешением «туманности» Андромеды (М31), называемой туманностью, несмотря на то что еще в конце предыдущего столетия Юлиус Шейнер доказал схожесть ее спектра со спектром скопления звезд.

Можно, конечно, воспользовавшись преимуществами ретроспективного взгляда, провести различие между этими двумя самостоятельными областями исследований – нашей Галактикой и «белыми», в основном спиральными, туманностями, которые мы сегодня рассматриваем в качестве равноценных галактик, но проведение такого четкого разграничения не представлялось возможным до тех пор, пока существовала вероятность того, что вторые являлись всего лишь довесками первой. Модель Каптейна для Галактики была тщательно разработана на основе статистических данных, но имелись и более ранние альтернативы, основанные на представлениях, полученных с помощью материалов визуальных и фотографических наблюдений. Джон Гершель обратил внимание на нечто, напоминающее потоки звезд между нами и основной частью Млечного Пути. Джованни Челория из Милана предложил в 1879 г. модель, которая уподобляла Млечный Путь двум более или менее концентрическим кольцам звезд. Зелигер собирал доказательства против этих наблюдений, но вскоре голландский астроном Корнелис Истон, давно интересовавшийся этой проблемой, подготовил строгие доказательства в пользу гораздо более впечатляющего устройства Млечного Пути.

Истон начал изучать эту проблему в 1881 г., в возрасте восемнадцати лет, и в течение более чем тридцати лет подготовил целую серию рисунков распределения яркости в Млечном Пути, основываясь главным образом на опубликованных данных. Будучи по профессии журналистом, он опубликовал свои рисунки северной части Млечного Пути в Париже в 1893 г., и Каптейн настолько высоко оценил их, что уговорил Гронингенский университет присвоить Истону степень почетного доктора. Подсчеты звезд вплоть до девятой звездной величины в «Боннском обозрении», как обнаружил Истон, тесно коррелируют с его рисунками, и он попытался изобразить их в трех измерениях. К 1900 г. он заявил, что Млечный Путь в целом имеет спиральную структуру, напоминающую структуру нескольких известных к тому времени объектов, таких как М51 и М101, и, по всей видимости, он был первым человеком, кому пришла в голову такая в высшей степени важная идея. (См. современные фотографии М51 и М101, полученные в обсерватории Маунт-Вилсон, на ил. 225.) Испробовав множество разных схем, он остановился на той, в которой направление на галактический центр задавалось созвездием Лебедь, и изложил основные результаты своей работы в популярной статье, опубликованной в The Astrophysical Journal в 1913 г. (ил. 226). В конечном счете выяснилось, что ошибка этого направления составляет почти девяносто градусов; и все же другие спиральные структуры, как он полагал, не сопоставимы с нашей. Они были «незначительными завихрениями в огромном водовороте нашей системы». В этих вопросах он оказался не прав, но его базовая идея осталась в неприкосновенности.

Несмотря на решительные возражения, особенно со стороны Эддингтона, в астрономическом сообществе все еще царило прочное убеждение в том, что Млечный Путь представляет собой уникальный центр Вселенной. Существовало пять аргументов, обосновывающих эту точку зрения в широком плане. Считалось, что размеры туманностей незначительны по сравнению с Млечным Путем. Во-вторых, спектры белых туманностей, напоминающие спектры звезд (также демонстрирующие линии Фраунгофера), могли быть объяснены звездным светом, отраженным от диффузных туманностей, как это обнаружил В. М. Слайфер в 1912 г. В-третьих, тем, кто был готов проглотить пилюлю Шепли, Млечный Путь представлялся достаточно большим, чтобы содержать в себе по меньшей мере некоторые из белых туманностей, если судить по оценке расстояний до них, произведенной в то время. В-четвертых, отсутствие белых туманностей в плоскости Млечного Пути создавало впечатление, что они распределены симметрично вокруг него. И наконец, новые доказательства, полученные в отношении их скорости, вполне сочетались с этой предполагаемой симметрией.

Первый аргумент казался в то время особенно сильным, прежде всего в том варианте, который возник после появления доказательств существования движений внутри туманностей. До получения в 1912 г. места в обсерватории Маунт-Вилсон Адриан Ван Маанен проводил исследование в Гронингене вместе с Каптейном. С момента его завершения в 1914 г. он использовал 60-дюймовый рефлектор обсерватории и в 1916 г. сумел опубликовать результаты измерений вращения спиральных туманностей, выведенные из фотографий, полученных за определенный интервал времени. Согласно контрольным измерениям, произведенным искушенным коллегой Сетом Николсоном, движения, направленные во внешнюю сторону спиральных рукавов девяти туманностей, оказались удивительно большими. В некоторых случаях мгновенные скорости вещества вдоль рукавов могли быть измерены с помощью спектроскопа – по доплеровскому смещению. Расстояние до туманности М33, полученное с учетом обоих этих показателей, оказалось равным всего лишь 2 килопарсекам, что вполне позволяло этому объекту умещаться в пределах вселенной Каптейна.

К сожалению, полученные Ван Мааненом выводы вскоре были опровергнуты. В 1927 г. Кнут Лундмарк заново перемерил его фотопластинки и обнаружил, что на деле эти движения соответствуют лишь одной десятой доле заявленного ранее. Позднее он удвоил это значение, но продолжал придерживаться своего мнения, которое разделял его друг Шепли, выступая в пользу близкого соседства туманностей. Позже, как показал Эдвин Хаббл, его выводы были подвержены какой-то систематической ошибке, и действительно, будучи прекрасным астрономом-практиком и заявляя о том, что погрешность произведенного им измерения движений не превышает погрешности инструмента, Ван Маанен был слишком оптимистичен. Кроме того, он имел обыкновение игнорировать результаты, полученные другими астрономами – например, К. О. Лампландом из обсерватории Лоуэлла, В. Й. А. Схоутеном из Гронингена и Г. Д. Кёртисом. Кнут Лундмарк приложил немало усилий для опровержения умозаключения Ван Маанена и утверждения идеи о туманностях – «островных вселенных». (Последним словосочетанием мы обязаны Александру фон Гумбольдту – на немецком это слово произносится как Weltinseln, – широко использующему его в книге «Космос», опубликованной в 1850 г.) Однако результаты, полученные Ван Мааненом, было не просто опровергнуть без того, чтобы поставить под сомнение его честность, и многие продолжали признавать их примерно до 1933 г.

Как иногда случается в жизни, весь этот эпизод хорошо иллюстрирует то, каким образом критерии, не являющиеся в чистом виде научными, могут играть важную, хотя по большей части скрытую роль в эволюции науки. Здесь в дело вмешались прозрачные личные мотивы, работающие как за, так и против идеи островной вселенной. Не в меру задиристый новичок Ван Маанен, как все знали, категорически не нравился Хабблу. Кроме того, хотя они с Шепли оба были родом из Миссури, Хаббл во время своего обучения в Оксфорде в качестве стипендиата Родса приобрел манеры, которые производили впечатление на дам, живущих неподалеку от Маунт-Вилсон, но не на Шепли. В своей автобиографии Шепли рассказывает о том, что он слышал, как Хаббл, рецензируя статью, написанную Шепли для широкой аудитории, небрежно настрочил на первой странице рукописи: «не представляет особого интереса». Спустя какое-то время редакторы рассказали Шепли, что когда они, не разобравшись, отправили статью в набор, то в качестве первого заголовка значилось: «Шепли – не представляет особого интереса».

В числе упомянутых лиц, имеющих возражения в отношении выводов Ван Маанена, был Гебер Д. Кёртис из Ликской обсерватории, который в 1914 г. начал изучать спиральные туманности, уже догадываясь о том, что они являются «невероятно отдаленными галактиками звезд или самостоятельными звездными вселенными». Но как измерить расстояния до них? Один из ответов был найден почти случайно, как следствие открытия, совершенного дважды. В 1917 г. Кёртис открыл новую звезду в одной из наблюдаемых им спиральных туманностей, но не сообщил об этом факте. Затем, в том же году, Джордж У. Ричи, работая в обсерватории Маунт-Вилсон, занимался фотографированием спиральных туманностей в надежде обнаружить вращения и собственные движения и тоже нашел доказательства существования новой звезды в одной из них – NGC 6946. Это заставило его взяться за просмотр старых фотопластинок, в результате чего он сразу нашел несколько других туманностей с новыми звездами, ранее остававшихся незамеченными. Аналогичным образом поступили другие астрономы, и число новых быстро перевалило за дюжину. Кёртис пребывал в восторге от выводов, которые позволял сделать видимый блеск новых, поскольку он был чрезвычайно мал по сравнению с Новыми Млечного Пути. За исключением двух случаев, согласно его заявлению, средняя разница составляла десять звездных величин, что увеличивало расстояние до этих туманностей в сотни раз и, таким образом, выводило их за пределы Галактики, вне зависимости от того, какая модель выбиралась в качестве приемлемой – Каптейна или чья-то еще. Впоследствии две упомянутые звезды были признаны сверхновыми.

Таким образом, к этому времени сложилось два заметно различающихся мнения о спиральных туманностях. Шепли и Ван Маанен располагали их так близко к Солнцу, что их можно было трактовать как структуры, входящие в состав Галактики. Кёртис размещал их настолько далеко, что их физические размеры, выведенные из видимых размеров, должны были быть сопоставимы с размерами Галактики. Если включить в состав Галактики шаровые скопления, как это сделал Шепли, то картина становится менее ясной, но даже в этом случае, принимая на веру доказательства, полученные Кёртисом, существовали определенные сложности с встраиванием их в общую систему.

В 1920 г. создалось впечатление, что развязка приближается. Кёртис и Шепли договорились об обсуждении вопроса о масштабах Вселенной на конференции Национальной академии наук в городе Вашингтоне. Аудитория между тем приняла выжидательную позицию в отношении двух мужчин с непримиримыми мнениями по обсуждаемому ими вопросу. Шепли прочел семь страниц своего девятнадцатистраничного рукописного доклада, прежде чем дошел до определения светового года, и, по всей вероятности, это было связано с присутствием на лекции людей, могущих принять решение о назначении его директором обсерватории Гарвардского колледжа – должность, на которую он в то время претендовал. Он сосредоточился на размерах Галактики и почти ничего не сказал о спиральных туманностях, в то время как Кёртис сделал своей темой почти исключительно спиральные туманности. Их разногласия произвели куда большее впечатление на астрономический мир, когда вскоре после дебатов они опубликовали свои выступления. В свете последних достижений мы можем сказать, что несмотря на многие изъяны имеющихся в то время данных, каждый из них был, в широком смысле, на правильном пути – Шепли относительно Галактики, а Кёртис в том, что касалось спиральных туманностей. Но Шепли оказался в весьма невыгодном положении, поскольку он был согласен с работой Ван Маанена, посвященной спиральным туманностям.