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

Царь ненастоящий! Царь ненастоящий!

Почему ученые отвергли гипотезу об идентификации останков Филиппа II

N+1
Сын уборщицы и работника завода: как воспитывали родители Лионеля Месси Сын уборщицы и работника завода: как воспитывали родители Лионеля Месси

Лионель Месси родился в семье, где все были немного увлечены футболом

Cosmopolitan
У Татьяны Замировской вышла книга «Свечи апокалипсиса». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок У Татьяны Замировской вышла книга «Свечи апокалипсиса». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок

Книга про самый дорогогой свечной бутик в Нью-Йорке основана на реальном опыте

Maxim
Как Coca-Cola, Netflix и другие гиганты занимаются благотворительностью: главные тренды КСО в мире и России Как Coca-Cola, Netflix и другие гиганты занимаются благотворительностью: главные тренды КСО в мире и России

Самые популярные форматы взаимодействия бизнеса и НКО на Западе и в России

Forbes
«Был честен с собой и со своим ремеслом»: каким был путь в искусстве Карла Брюллова «Был честен с собой и со своим ремеслом»: каким был путь в искусстве Карла Брюллова

Каким был путь в искусстве Карла Брюллова и как его показывают в музеях

Forbes
«Современное искусство вместо наркотиков для расширения сознания»: что и зачем покупают российские коллекционеры «Современное искусство вместо наркотиков для расширения сознания»: что и зачем покупают российские коллекционеры

Почему художник должен страдать и зачем покупать целую выставку

Forbes
Дружба на расстоянии Дружба на расстоянии

Сохранить отношения с лучшими друзьями всегда легко, было бы желание

Здоровье
Разрешите себе печалиться Разрешите себе печалиться

Относитесь к негативным переживаниям всерьез и не пытайтесь их подавлять

Psychologies
Сто лет островной жизни уменьшили размеры африканских жаб Сто лет островной жизни уменьшили размеры африканских жаб

Африканские жабы Sclerophrys gutturalis заметно уменьшились в размерах

N+1
Бинокулярный радар помог беспилотному автомобилю четко видеть сквозь туман Бинокулярный радар помог беспилотному автомобилю четко видеть сквозь туман

Машинное обучение позволило точно определить габариты встречных машин

N+1
«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
«Есть в России национальный продукт, называется шаурма»: как основатель «Додо Пицца» планирует завоевать рынок донеров и кофе «Есть в России национальный продукт, называется шаурма»: как основатель «Додо Пицца» планирует завоевать рынок донеров и кофе

Основатель «Додо Пицца» о том, как он будет бороться с плохой репутацией шаурмы

Forbes
Голос и здоровье: как они связаны? Голос и здоровье: как они связаны?

По голосу можно диагностировать, что происходит в теле

Psychologies
Когда не надо спрашивать «почему?» Когда не надо спрашивать «почему?»

Иногда невинное «почему?» вызывает сопротивление и даже агрессию

Psychologies
Брак на всю жизнь: как живет вдова Олега Янковского Брак на всю жизнь: как живет вдова Олега Янковского

Олег Янковский прожил с одной женщиной — Людмилой Зориной — долгие 47 лет

Cosmopolitan
Шале по-русски Шале по-русски

Яркий, сказочный и собирательный образ для загородного дома

SALON-Interior
Системный подход Системный подход

Как правильно поддержать иммунитет в сезон простуд и вирусов

Grazia
Ветер перемен: как эмигрант с Украины заработал состояние в $1,5 млрд на «зеленой» энергетике в США Ветер перемен: как эмигрант с Украины заработал состояние в $1,5 млрд на «зеленой» энергетике в США

Польски эмигрировал в Америку из Киева с $500 в кармане и четырьмя чемоданами

Forbes
Нет цензурных слов. Почему Россия бьется за свободу слова, а ей не верят Нет цензурных слов. Почему Россия бьется за свободу слова, а ей не верят

Власти жалуются на цензуру свободного общества

СНОБ
8 поразительных фактов о «Фердинанде» — самой грозной самоходке Второй мировой 8 поразительных фактов о «Фердинанде» — самой грозной самоходке Второй мировой

Пробить этого гиганта в лоб не мог никто

Maxim
Как устроены самолеты-авианосцы: небесные колоссы Как устроены самолеты-авианосцы: небесные колоссы

Каким образом конструкторы работали над решением проблемы защиты авианосцев?

Популярная механика
Андрей Евдокимов, глава «Байкал Электроникс»: «Либо вы принимаете риски, либо не занимаетесь микроэлектроникой» Андрей Евдокимов, глава «Байкал Электроникс»: «Либо вы принимаете риски, либо не занимаетесь микроэлектроникой»

Глава «Байкал Электроникс» о том, почему микроэлектроника сложнее космоса

Inc.
Отрывок из книги Андерса Хансена «На цифровой игле» Отрывок из книги Андерса Хансена «На цифровой игле»

Почему правило «выживает сильнейший» в большинстве случаев не работает?

СНОБ
Батальон «Царица Тамара»: последнее европейское сражение Второй мировой войны Батальон «Царица Тамара»: последнее европейское сражение Второй мировой войны

Бой на острове Тексел стал апофеозом безумия войны

Maxim
Не любовь, а саморазрушение: история отношений Мадонны и Шона Пенна Не любовь, а саморазрушение: история отношений Мадонны и Шона Пенна

Любовь Мадонны и Пенна как в старом итальянском кино: с битой посудой и криками

Cosmopolitan
Три мужа и два «Оскара»: удивительная судьба «секси-кошечки» Джейн Фонды Три мужа и два «Оскара»: удивительная судьба «секси-кошечки» Джейн Фонды

Актерская карьера и личная жизнь Джейн Фонда

Cosmopolitan
На вилле в Помпеях нашли останки двух человек. Они пытались спрятаться в подземном портике На вилле в Помпеях нашли останки двух человек. Они пытались спрятаться в подземном портике

В Помпеях нашли тела жертв извержения Везувия 79 года

N+1
Кончились патроны: почему льготная ипотека и другие меры стимулирования экономики исчерпали свой ресурс Кончились патроны: почему льготная ипотека и другие меры стимулирования экономики исчерпали свой ресурс

Правительству России следует задуматься о приоритетах в стимулировании экономики

Forbes
Сон как самая большая загадка эволюции. Почему мы спим, зачем и можем ли этого не делать? (Спойлер: ученые не знают) Сон как самая большая загадка эволюции. Почему мы спим, зачем и можем ли этого не делать? (Спойлер: ученые не знают)

Что вообще такое сон, для чего он нам и почему все животные так в нем нуждаются?

Популярная механика
5 самых смертоносных бриллиантов в истории 5 самых смертоносных бриллиантов в истории

Ты и раньше обходил ювелирные магазины стороной, а теперь будешь их избегать!

Maxim
Открыть в приложении