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

Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном

Как инженеры создали робота-прыгуна массой меньше грамма

N+1
Канистра всех времен и народов — изобретение вермахта, благодаря которому союзники выиграли войну Канистра всех времен и народов — изобретение вермахта, благодаря которому союзники выиграли войну

На фронте мелочей не бывает

Maxim
ИИскусство: кому принадлежат авторские права на творчество нейросетей ИИскусство: кому принадлежат авторские права на творчество нейросетей

О деликатной природе авторского права в мире победившего ИИ

Forbes
Одна вокруг света. Вход воспрещен или как застрять на границе между Малайзией и Тайландом Одна вокруг света. Вход воспрещен или как застрять на границе между Малайзией и Тайландом

94-я серия о кругосветном путешествии Ирины Сидоренко и ее собаки Греты

Forbes
Вот почему люди стали использовать огонь — и приготовление пищи тут не при чем Вот почему люди стали использовать огонь — и приготовление пищи тут не при чем

Исследование, перечеркнувшее привычную картину: зачем люди приручили огонь

Inc.
Если есть желание, присоединяйтесь! Если есть желание, присоединяйтесь!

Как избежать недопонимания и недоразумений?

Psychologies
Писатели и мода. Часть 2 Писатели и мода. Часть 2

Что Владимир Маяковский считал «самым красивым в человеке»?

Культура.РФ
Как оценить стоимость стартапа. Ультимативное руководство для фаундера Как оценить стоимость стартапа. Ультимативное руководство для фаундера

Мир венчурных инвестиций особенно загадочен в части оценки стоимости стартапов

Inc.
Про мэтчи и баны: топ-7 болезненных вопросов об онлайн-знакомствах главе «Мамбы» Про мэтчи и баны: топ-7 болезненных вопросов об онлайн-знакомствах главе «Мамбы»

Разбираем все причины, по которым мы ненавидим сайты и приложения для знакомств

Playboy
Союз спасения Союз спасения

Молодые герои и героини филантропии и социального бизнеса — о своих проектах

Vogue
Самые необычные концепции Вселенной: прав ли Эйнштейн Самые необычные концепции Вселенной: прав ли Эйнштейн

Общая теория относительности позволяет создавать экзотические воображаемые миры

Популярная механика
Сенат предложил урезать бюджет программы NASA по высадке людей на Луну Сенат предложил урезать бюджет программы NASA по высадке людей на Луну

Программа «Артемида» будет финансироваться меньше

N+1
Игры на Андроид с сюжетом: топ-7 Игры на Андроид с сюжетом: топ-7

Топ игр для Андроид с сюжетом, среди которых также бесплатные приложения

CHIP
Нейросеть перевела текст в жестовую речь Нейросеть перевела текст в жестовую речь

Ученые создали алгоритм, который превращает текст в жестовую речь

N+1
Ты скромная или у тебя заниженная самооценка? Как разобраться в себе Ты скромная или у тебя заниженная самооценка? Как разобраться в себе

Скромность — добродетель, заниженная самооценка — проблема, но как их различить?

Cosmopolitan
О чем говорят наши фантазии О чем говорят наши фантазии

Сегодня стремление быть осознанным распространяется и на сексуальную жизнь

СНОБ
Коронованная принцесса. Как создавались наряды Дианы для сериала «Корона» Коронованная принцесса. Как создавались наряды Дианы для сериала «Корона»

Анна Баштовая — о том, как создавался образ принцессы Дианы в 4 сезоне «Короны»

Esquire
Плащ «казак» мушкетёров короля Плащ «казак» мушкетёров короля

Одежда, по которой мы узнаём королевских мушкетёров в фильмах

Дилетант
Стоит прислушаться Стоит прислушаться

Снижение слуха давно стало проблемой не только пожилых. Как не потерять слух?

Лиза
Как зависть помогает заботиться о себе: 5 шагов Как зависть помогает заботиться о себе: 5 шагов

Как использовать зависть себе во благо

Psychologies
Самые дорогие сериалы в истории Самые дорогие сериалы в истории

Во сколько обошлось создание Малыша Йоды и андроидов из «Мира Дикого Запада»

GQ
Моя терапия: «Зависимому не нужна жилетка, ему нужна удочка» Моя терапия: «Зависимому не нужна жилетка, ему нужна удочка»

История нашего героя о том, как психотерапия помогает справиться с зависимостью

Psychologies
Разделяй и властвуй: зачем государства пытаются ограничить IT-компании Разделяй и властвуй: зачем государства пытаются ограничить IT-компании

IT-компании превратились в конкурентов государств

Forbes
По течению реки По течению реки

Небольшой домик на берегу Волги в соответствии с философией ваби‑саби

AD
Не работают колонки на компьютере: что делать, если нет звука Не работают колонки на компьютере: что делать, если нет звука

Почему не работают колонки?

CHIP
6 причин, почему ты устал, но не можешь уснуть (кофе может быть ни при чем) 6 причин, почему ты устал, но не можешь уснуть (кофе может быть ни при чем)

Описываем самые частые причины появления синдрома задержки сна

Playboy
Эмбодимент-программа: как можно развивать телесный интеллект Эмбодимент-программа: как можно развивать телесный интеллект

Зачем (и о чем) думать, пробегая марафон или качая бицепсы?

GQ
Метель времени: сериал «Перевал Дятлова» как выдающийся экскурс в советское прошлое Метель времени: сериал «Перевал Дятлова» как выдающийся экскурс в советское прошлое

Что сокрыто в сюжете сериала «Перевала Дятлова»

Esquire
Как избежать ошибок с широкими брюками: модные правила от стилиста Как избежать ошибок с широкими брюками: модные правила от стилиста

Стилист объясняет, как носить брюки-палаццо

Cosmopolitan
Правила женственного образа: как не переборщить и выглядеть стильно Правила женственного образа: как не переборщить и выглядеть стильно

Анастасия Алексеенко рассматривает образы Джессики Симпсон и Розалин Санчес

Cosmopolitan
Открыть в приложении