Отрывок из книги Алексея Левина об использовании белых карликов

N+1Культура

«Белые карлики. Будущее Вселенной»

Первый белый карлик, звезду 40 Эридана B, в конце XVIII века открыл немецкий астроном Уильям Гершель. Через 200 лет, чтобы посчитать все известные звезды этого семейства, хватало пальцев одной руки. Теперь мы знаем, что они очень многочисленны: более 90 процентов всех когда-либо загоревшихся звезд стали белыми карликами. В книге «Белые карлики. Будущее Вселенной» (издательство «Альпина нон-фикшн») историк науки и научный журналист Алексей Левин рассказывает о наиболее интересных астрофизических и космологических аспектах исследования белых карликов, а также об ученых, посвятивших жизнь их изучению. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, в котором описываются принципы работы спектрального анализа и открытия, сделанные благодаря спектрограммам белых карликов.

Вся сила в спектрах

 

Пока еще ничего не было сказано об особой природе вещества белых карликов, лишь о его чрезвычайно высокой плотности по сравнению с веществом звезд главной последовательности. Разумеется, в дальнейшем мы поговорим о ней во всех деталях. Однако я отмечал, что каждый карлик окружен тонкой газовой оболочкой, нагретой до тысяч или десятков тысяч кельвинов. В этих оболочках, то есть в атмосферах белых карликов, нет ничего экзотического, это просто очень горячий и потому ионизированный газ, который ничем принципиально не отличается от газа солнечной атмосферы.

Астрономы получают информацию об атмосферах белых карликов теми же методами, что и о звездных атмосферах, — с помощью спектрального анализа. Его общие принципы были установлены еще во второй половине XIX в., а позднее многократно уточнялись, особенно после появления квантовой механики атомов и квантовой теории излучения.

Очень кратко дело обстоит так. Наблюдаемые спектры звезд возникают благодаря процессам, протекающим в их атмосферах. Излучение звездной поверхности практически не отличается от излучения абсолютно черного тела с его гладким спектром, который описывается знаменитой формулой Планка. Согласно формуле Планка, интенсивность излучения на данной частоте зависит только от температуры. Это означает, что сравнение спектра поверхности звезды с планковским спектром позволяет определить температуру этой поверхности. В астрономии такую температуру называют эффективной, чтобы подчеркнуть: спектр звезды похож на планковский, но все-таки не совпадает с ним. Проходя через атмосферу звезды, излучение значительно ослабляется на некоторых выделенных частотах, соответствующих переходам между энергетическими уровнями электронных оболочек атомов или молекул, присутствующих в атмосфере. Так на спектрограмме появляются участки со сниженной интенсивностью излучения, называемые линиями поглощения. Зная расположение и характер этих линий, можно определить химический состав звездной атмосферы.

Чтобы этот механизм был полностью ясен, копнем поглубже. Предположим, что светящуюся поверхность звезды, фотосферу, покинул фотон чернотельного спектра, летящий, для простоты, вертикально вверх. Если его энергия (равная частоте, помноженной на постоянную Планка) не совпадает ни с одной из энергий возбуждения электронных оболочек находящихся в атмосфере атомов или ионов, этот фотон без помех вылетит в окружающее пространство. В противном случае какой-нибудь атом может захватить этот фотон, и один из его электронов перейдет с нижележащего энергетического уровня на вышележащий. Однако надолго он там не задержится. Почти мгновенно (по порядку величины, через одну стомиллионную долю секунды) этот электрон вернется в прежнее состояние, испустивши квант той же частоты. Однако новорожденный фотон уйдет в произвольном направлении и вполне может вернуться в фотосферу и там поглотиться. В результате некоторые фотоны с частотами, соответствующими энергиям переходов, не смогут выйти за пределы звездной атмосферы. Из-за этого внешний наблюдатель увидит на спектрограмме участки с падениями интенсивности излучения на определенных длинах волн. Идеально гладкий спектр чернотельного излучения становится ломаным и испещряется многочисленными провалами.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Присутствие сородичей заставило лягушек быстрее стучать пальцем во время кормления Присутствие сородичей заставило лягушек быстрее стучать пальцем во время кормления

Постукивание пятнистых древолазов действительно усиливается во время кормления

N+1
Михаил Гончаров, «Теремок»: «Сейчас спасают не бизнес, а государственный бюджет и бюджетников» Михаил Гончаров, «Теремок»: «Сейчас спасают не бизнес, а государственный бюджет и бюджетников»

Михаил Гончаров рассказал, почему больше не критикует решения чиновников

Inc.
Искусство слушать: как понять своего собеседника Искусство слушать: как понять своего собеседника

Глава из книги «Меньше слов» — о том, как вынести пользу из общения

Inc.
Богатырское здоровье: самые крепкие знаки зодиака Богатырское здоровье: самые крепкие знаки зодиака

Какой знак зодиака самый крепкий и как улучшить здоровье тем, кому не повезло

Cosmopolitan
9 проверенных шагов к совместному оргазму 9 проверенных шагов к совместному оргазму

Какие приемы помогут вам и вашему партнеру достичь совместного оргазма?

Psychologies
«У меня мало друзей, потому что много денег» «У меня мало друзей, потому что много денег»

Мы все с детства усвоили, что дружбу за деньги не купишь

Psychologies
Игра протоколов Игра протоколов

Татьяна Алешичева о трех главных женщинах Британии 1980-х

Weekend
«Красота архитектуры мозга завораживала меня»: первая женщина-президент MIT — о начале своей карьеры в науке «Красота архитектуры мозга завораживала меня»: первая женщина-президент MIT — о начале своей карьеры в науке

Отрывок из книги Сьюзан Хокфилд, посвященный ее становлению как учёной

Forbes
Бегущая по волне Бегущая по волне

Милла Йовович — о сильных героинях, дочке-актрисе и модных сокровищах в гараже

Vogue
4 реальные истории о людях, выживших на необитаемом острове 4 реальные истории о людях, выживших на необитаемом острове

Оказывается, в выживании на необитаемом острове нет ничего романтичного

Maxim
Как в русской литературе появился детективный жанр? Как в русской литературе появился детективный жанр?

Как судебная реформа Александра II повлияла на русскую литературу

Культура.РФ
Древнее индейское проклятие продолжает убивать президентов США. Джо Байден в группе риска! Древнее индейское проклятие продолжает убивать президентов США. Джо Байден в группе риска!

Это не бред сивых уфологов с РЕН ТВ, а исторически задокументированная история.

Maxim
Тысячи дворцов и лучшие верблюды: на что тратят миллиарды самые богатые арабы Тысячи дворцов и лучшие верблюды: на что тратят миллиарды самые богатые арабы

Их жизнь похожа на восточную сказку, рассказанную Шахерезадой

Cosmopolitan
Правила жизни Скарлетт Йоханссон Правила жизни Скарлетт Йоханссон

Правила жизни американской актрисы

Esquire
«Мне важно транслировать, что я адекватный артист»: Светлана Ходченкова — о фильме «На острие» и работе в Голливуде «Мне важно транслировать, что я адекватный артист»: Светлана Ходченкова — о фильме «На острие» и работе в Голливуде

Светлану Ходченкову назвали самой успешной актрисой десятилетия в России

Forbes
Поимка «тихого убийцы» Поимка «тихого убийцы»

Нобелевская премия 2020 года присуждена за открытие вируса гепатита C

Наука и жизнь
Дарит прокрастинацию, чувство вины и забирает радость от жизни: почему список дел хуже расписания в календаре Дарит прокрастинацию, чувство вины и забирает радость от жизни: почему список дел хуже расписания в календаре

Вы встречали кого-то, кто выполняет всё, что обещал сделать за день?

VC.RU
Жанна Бадоева: «В моей жизни отсутствует понятие ”вредная еда”» Жанна Бадоева: «В моей жизни отсутствует понятие ”вредная еда”»

Подробности обычной жизни Жанны Бадоевой

Худеем правильно
Настоящий самодур! Настоящий самодур!

Как сработаться с неадекватным начальником?

Лиза
10 композиторов советского кино: от лучшего к самому лучшему 10 композиторов советского кино: от лучшего к самому лучшему

Как прекрасно звучала музыка в советских фильмах

Maxim
Почему поднимать самооценку вредно? Объясняет психолог Почему поднимать самооценку вредно? Объясняет психолог

Психолог объясняет, как поддерживать себя и помогать себе, но не оценивать

Cosmopolitan
Как написать идеальное био для дейтинг-приложения: 5 главных нюансов Как написать идеальное био для дейтинг-приложения: 5 главных нюансов

Готовая формула успеха в дейтинге

Playboy
Почему в России так не любят шпионов Почему в России так не любят шпионов

Шпион – это зло абсолютное, неисправимое

GQ
35 лет ОС Windows: история голубого экрана смерти 35 лет ОС Windows: история голубого экрана смерти

Откуда взялся тот самый голубой экран смерти, который никто не любит

Maxim
«Тексты лишь в малой степени созданы существами из плоти и крови» «Тексты лишь в малой степени созданы существами из плоти и крови»

Филолог Александр Жолковский о преподавании русской литературы в Америке

Полка
Брат средневековой пушки: начало истории автомобильных двигателей Брат средневековой пушки: начало истории автомобильных двигателей

Экскурс в историю двигателестроения

Популярная механика
10 самых памятных выступлений «Гражданина поэта» в исполнении Михаила Ефремова 10 самых памятных выступлений «Гражданина поэта» в исполнении Михаила Ефремова

Отрывки из проекта «Гражданин хороший» с участием Михаила Ефремова

Maxim
Байкальские нерпы оказались любителями планктона Байкальские нерпы оказались любителями планктона

Ранее считалось, что основную долю в их рационе составляет рыба

N+1
Большая Засечная черта. Часть 2 Большая Засечная черта. Часть 2

История одного из крупнейших фортификационных сооружений Российского государства

Культура.РФ
Три способа выгодно продать детей в истории Три способа выгодно продать детей в истории

Нетривиальные судьбы детей в разные исторические периоды

Maxim
Открыть в приложении