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

Генетики выявили мужчин армянского происхождения в средневековом Болгаре Генетики выявили мужчин армянского происхождения в средневековом Болгаре

Палеогенетики секвенировали ДНК похороненных у стен средневекового Болгара

N+1
8 фактов про советский «Луноход», которые вызывают приступ гордости 8 фактов про советский «Луноход», которые вызывают приступ гордости

Советское значит отличное!

Maxim
Роковая любовь в «эпоху джаза»: что вдохновило Фрэнсиса Скотта Фицджеральда на создание «Великого Гэтсби» Роковая любовь в «эпоху джаза»: что вдохновило Фрэнсиса Скотта Фицджеральда на создание «Великого Гэтсби»

Почему «Великого Гэтсби» можно считать пророчеством для американской мечты?

Правила жизни
Мрачные тени: как избавиться от тяжелых воспоминаний о прошлом Мрачные тени: как избавиться от тяжелых воспоминаний о прошлом

Что делать, если прошлое мешает тебе жить

Cosmopolitan
Как путешествия меняют нас: 5 не заметных глазу трансформаций Как путешествия меняют нас: 5 не заметных глазу трансформаций

Как путешествия влияют на наше ментальное и физическое здоровье?

ТехИнсайдер
В чем стратегический просчет Путина и Сечина В чем стратегический просчет Путина и Сечина

История с добычей нефти на арктическом шельфе выбивается из мирового контекста

СНОБ
Польза куркумы: доказанные преимущества специи для организма и рецепт золотого молока Польза куркумы: доказанные преимущества специи для организма и рецепт золотого молока

Положительные эффекты и противопоказания приема куркумы и напитков с ней

Playboy
Клиенты-целовашки и волшебный пендель. Кому и как правильно задавать вопросы, чтобы стать лучше Клиенты-целовашки и волшебный пендель. Кому и как правильно задавать вопросы, чтобы стать лучше

Отрывок из книги «Энергия клиента. Как окупается человеческий подход в бизнесе»

Inc.
«Никогда не принимайте важных решений, если в обсуждении не участвует женщина»: уроки от миллиардера Леонарда Лаудера «Никогда не принимайте важных решений, если в обсуждении не участвует женщина»: уроки от миллиардера Леонарда Лаудера

Отрывок из руководства для начинающих предпринимателей Леонарда Лаудера

Forbes
На Мадагаскаре нашли мезозойскую птицу с клювом тукана На Мадагаскаре нашли мезозойскую птицу с клювом тукана

Палеонтологи нашли остатки древней птицы с необычным клювом

N+1
Возвращение парусного флота Возвращение парусного флота

Почему парусники возвращаются?

Популярная механика
Дикий и забытый: факты и мифы о невероятном Lamborghini LM002 Дикий и забытый: факты и мифы о невероятном Lamborghini LM002

Самый скандальный и неожиданный итальянский внедорожник Lamborghini LM002

Популярная механика
Максим Федоров: искусственный интеллект в десяти вопросах и ответах Максим Федоров: искусственный интеллект в десяти вопросах и ответах

Профессор Сколтеха — об искусственном интеллекте и реальности сюжетов фантастики

РБК
Игорь Измайлов Игорь Измайлов

Ученый-астроном сделал открытие, которое может изменить саму науку о звездах

Собака.ru
Кокаиновый роман: почему распалась скандальная пара Джонни Деппа и Кейт Мосс Кокаиновый роман: почему распалась скандальная пара Джонни Деппа и Кейт Мосс

Рассказываем, почему распалась самая эпатажная звездная пара 90-х

Cosmopolitan
Как выглядели первые гидрокостюмы (пугающие фото) Как выглядели первые гидрокостюмы (пугающие фото)

Удивительные архивные фотографии первых гидрокостюмов

Maxim
SpaceX вновь доставила на МКС астронавтов на корабле Crew Dragon. В чем его уникальность SpaceX вновь доставила на МКС астронавтов на корабле Crew Dragon. В чем его уникальность

Большой скачок для США в сторону от российских ракет

Maxim
Знакомства без колец: чем закончились самые долгие гражданские браки звезд Знакомства без колец: чем закончились самые долгие гражданские браки звезд

Истории знаменитостей, не заключивших брак, но состоявших в отношениях

Cosmopolitan
Что такое профайлинг и как он помог найти ангарского маньяка Что такое профайлинг и как он помог найти ангарского маньяка

Глава из книги Саши Сулим «Безлюдное место: Как ловят маньяков в России»

СНОБ
7 неожиданных фактов о Леонарде Коэне 7 неожиданных фактов о Леонарде Коэне

Леонард Коэн — наверное, единственный канадский поэт, чьи стихи ты можешь напеть

Maxim
Что делает город городом? Фрагмент новой книги директора лондонского Музея дизайна и историка архитектуры Деяна Суджича Что делает город городом? Фрагмент новой книги директора лондонского Музея дизайна и историка архитектуры Деяна Суджича

В книге «Язык городов» Деян Суджич обращается к фундаментальному понятию города

Esquire
Парное интервью: Сюзанна и Мальбэк — о пути художника, репутационных рисках и призвании Парное интервью: Сюзанна и Мальбэк — о пути художника, репутационных рисках и призвании

Сюзанна и Мальбэк рассказывают о музыке, творчестве и пути художника

Esquire
Артуро Перес-Реверте: Эль-Сид, или Рыцарь без короля. Отрывок из «средневекового вестерна» Артуро Перес-Реверте: Эль-Сид, или Рыцарь без короля. Отрывок из «средневекового вестерна»

Глава из книги Артуро Перес-Реверта «Эль-Сид, или Рыцарь без короля»

СНОБ
Героини времени нашего Героини времени нашего

Истории выдающихся женщин, которые смело меняют и свою жизнь, и мир вокруг себя

Лиза
Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб

Пустыня Мохаве что-то шептала в темноте, пока Безумный Майк готовился к полету

Популярная механика
Новые технологии Renault. Вариаторы Новые технологии Renault. Вариаторы

На что способен новый вариатор Renault?

4x4 Club
Где были твои глаза? Где были твои глаза?

Поучительнейшая история из частной практики чужой личной жизни

Tatler
«Услуги концентрации»: как заработать на том, что учишь людей работать «Услуги концентрации»: как заработать на том, что учишь людей работать

Как Молли Сонстенг учит людей концентрации и максимально продуктивной работе

Forbes
Дождь не помеха: 6 веселых игр для детей осенью Дождь не помеха: 6 веселых игр для детей осенью

Осадки — не повод прекращать веселиться, и наши дети знают это лучше всех

Seasons of life
Ева без рая Ева без рая

Ева Грин встретилась на руинах старой Европы с Алексеем Тархановым

Tatler
Открыть в приложении