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

Робособаку научили карабкаться по стенам враспор Робособаку научили карабкаться по стенам враспор

Как инженеры научили робособаку научили эффективно двигаться по вертикали

N+1
«40»: каким получился новый альбом Басты «40»: каким получился новый альбом Басты

Ярослав Забалуев рассказывает, чего стоит ждать от пластинки Басты «40»

РБК
Как визионерские идеи проникают в литературу Как визионерские идеи проникают в литературу

О том, кто такой визионер в нарративных искусствах

РБК
Отрывок из книги Патриции Черчленд «Совесть. Происхождение нравственной интуиции» Отрывок из книги Патриции Черчленд «Совесть. Происхождение нравственной интуиции»

Глава из книги Патриции Черчленд, посвященная равновесию в суждениях

СНОБ
Ешь, двигайся, спи Ешь, двигайся, спи

Как повседневные решения влияют на здоровье и долголетие

kiozk originals
«Государственная машина учит мыслить правильно»: выходит в прокат фильм-лауреат Венеции «Дорогие товарищи!» Кончаловского «Государственная машина учит мыслить правильно»: выходит в прокат фильм-лауреат Венеции «Дорогие товарищи!» Кончаловского

«Дорогие товарищи!» — актуальная история о протестах в Новочеркасске в 1962

Forbes
Фрикомыслие Фрикомыслие

Нестандартные подходы к решению проблем

kiozk originals
Андрей Алексеенко: «Кровеносная система» бизнеса. Почему предпринимателям нужно обратить внимание на аналитику данных Андрей Алексеенко: «Кровеносная система» бизнеса. Почему предпринимателям нужно обратить внимание на аналитику данных

Рынок аналитики данных развивается стремительными темпами

СНОБ
В воде обнаружили перекись водорода. Никто не понимает, откуда она берётся В воде обнаружили перекись водорода. Никто не понимает, откуда она берётся

Учёные обнаружили — в каплях воды при конденсации образуется перекись водорода

Популярная механика
«Волге» — 64 года. Раскрываем все секреты культовой модели «Волге» — 64 года. Раскрываем все секреты культовой модели

Китайский двойник, особая версия для спецслужб и другие тайны Волги

РБК
Почему телефон быстро разряжается и как это исправить: 5 советов Почему телефон быстро разряжается и как это исправить: 5 советов

Разбираемся, что делать, если телефон быстро разряжается

CHIP
Уроки демократии за высокий прайс: что мы узнали из нашумевших мемуаров Барака Обамы Уроки демократии за высокий прайс: что мы узнали из нашумевших мемуаров Барака Обамы

Отрывок из книги «Земля обетованная» — мемуаров 44 президента США Барака Обамы

Esquire
Засухи приведут к массовой замене древесных видов в лесах Земли Засухи приведут к массовой замене древесных видов в лесах Земли

Из-за засухи деревья в лесах будут заменяться засухоустойчивыми кустарниками

N+1
Что делать, если забыл пароль от роутера? Что делать, если забыл пароль от роутера?

Как быть, если вы забыли пароль от собственной домашней сети Wi-Fi?

CHIP
Стиль принцессы Дианы — «королевы людских сердец», виртуозно владевшей языком моды Стиль принцессы Дианы — «королевы людских сердец», виртуозно владевшей языком моды

Ее называли «королевой людских сердец» и просто «народной принцессой»

Esquire
«Искусство не терпит трафаретов» «Искусство не терпит трафаретов»

История жизни Ильи Репина в его картинах

Культура.РФ
Тест-драйв новой версии Volvo S90 Тест-драйв новой версии Volvo S90

Концерн Volvo сумел преодолеть пропасть между средним и премиальным классами

СНОБ
21 способ сосредоточиться 21 способ сосредоточиться

Навыки концентрации внимания необходимы и в личной, и в профессиональной жизни

Psychologies
Большая Засечная черта. Часть 1 Большая Засечная черта. Часть 1

История одного из крупнейших фортификационных сооружений Российского государства

Культура.РФ
Человечество Человечество

Обнадеживающая история

kiozk originals
Пять изобретений школьников, которым позавидуют стартаперы Пять изобретений школьников, которым позавидуют стартаперы

Перспективные технологические проекты, которые создали российский школьники

Популярная механика
Елки-палки: как стартап по высадке леса Maraquia получил похвалу Путина, потерял инвесторов и теперь судится с основателем Елки-палки: как стартап по высадке леса Maraquia получил похвалу Путина, потерял инвесторов и теперь судится с основателем

Что скрывается за красивым фасадом стартапа Maraquia («Маракуйя»)

Forbes
Елки-палки Елки-палки

Что пошло не так с стартапом по озеленению леса Maraquia

Forbes
Сколько лет Вселенной — все версии Сколько лет Вселенной — все версии

Люди с древних времен интересовались возрастом Вселенной и, наконец, нашли ответ

Популярная механика
Сотрудничество с дизайнерами и трибьют в «Сексе в большом городе» — что связывает Марину Абрамович и моду Сотрудничество с дизайнерами и трибьют в «Сексе в большом городе» — что связывает Марину Абрамович и моду

Марину Абрамович называют «бабушкой перформанса» не просто так

Esquire
«Вьетнам. История трагедии. 1945–1975» «Вьетнам. История трагедии. 1945–1975»

Отрывок из книги «Вьетнам. История трагедии. 1945–1975» Макса Хейстингса

N+1
Любимые рецепты Лали Чочия. Маффины из тыквы Любимые рецепты Лали Чочия. Маффины из тыквы

Лали Чочия делится рецептом сытных и полезных тыквенных маффинов

Seasons of life
Обзор беспроводных наушников Philips TAPH805BK: музыка без лишнего шума Обзор беспроводных наушников Philips TAPH805BK: музыка без лишнего шума

Тестируем полноразмерные Bluetooth-наушники от Philips

CHIP
Других писателей у меня для вас нет Других писателей у меня для вас нет

Знакомьтесь: Омид Скоби, биограф Меган Маркл и принца Гарри

Tatler
7 брендов General Motors, которых больше не существует 7 брендов General Motors, которых больше не существует

Вспоминаем, какими марками владела GM раньше: часть 1

Популярная механика
Открыть в приложении