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

Палеогенетики прочитали ДНК четырех людей эпохи неолита из памятника Лепенски-Вир Палеогенетики прочитали ДНК четырех людей эпохи неолита из памятника Лепенски-Вир

Палеогенетики прочитали ДНК четырех человек на памятнике Лепенски-Вир

N+1
Все невротики — перфекционисты: так ли это на самом деле? Все невротики — перфекционисты: так ли это на самом деле?

Как понять, перфекционист вы или нет?

Psychologies
Городское фэнтези в российской провинции: Елена Волынцева, Наталья Копейкина «Неваляшка» Городское фэнтези в российской провинции: Елена Волынцева, Наталья Копейкина «Неваляшка»

Отрывок из городского фэнтези в российской провинции «Неваляшки»

СНОБ
9 неприятных привычек тех, кто нас так раздражает 9 неприятных привычек тех, кто нас так раздражает

Объясняем, почему некоторые черты людей вызывают у нас сильное раздражение

Psychologies
Больше президенток и законов о насилии: 10 важных достижений феминисток в XXI веке Больше президенток и законов о насилии: 10 важных достижений феминисток в XXI веке

Главные достижения феминисток за последние 25 лет

Forbes
Древесину превратили в гибкий светящийся материал Древесину превратили в гибкий светящийся материал

Ученые превратили древесину в люминесцентный материал

N+1
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
Как стать известным и заработать на этом: 7 главных правил будущей звезды Как стать известным и заработать на этом: 7 главных правил будущей звезды

Недостаточно просто хайпануть, надо еще правильно этим воспользоваться

Playboy
Чужие среди чужих. Истории жителей карабахских деревень, которые отошли Азербайджану Чужие среди чужих. Истории жителей карабахских деревень, которые отошли Азербайджану

Истории людей, чьи дома за одну ночь оказались в другой стране

СНОБ
«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
Как СССР и Германия избегали войны друг с другом накануне Второй мировой. Отрывок из книги Как СССР и Германия избегали войны друг с другом накануне Второй мировой. Отрывок из книги

Отрывок из книги историка и дипломата Артема Рудницкого «Верхом на тигре»

СНОБ
Фарш энтузиасток Фарш энтузиасток

Те, кто освоил рыбные фрикадельки, могут претендовать на гастрономические лавры

Огонёк
Сила масел Сила масел

Косметические масла могут сделать уходовые процедуры гораздо эффективнее

Здоровье
6 автомобилей из лимитированных коллекций 6 автомобилей из лимитированных коллекций

За каждой из этих моделей – богатая история

GQ
У Гугла за пазухой: во что вкладывают деньги корпорации и какое будущее они нам готовят У Гугла за пазухой: во что вкладывают деньги корпорации и какое будущее они нам готовят

Когда в мире восстанут машины, получится, что мы сами это оплатили

Maxim
Не шоколадом единым: какая еда делает нас счастливыми Не шоколадом единым: какая еда делает нас счастливыми

Как еда помогает нам улучшить настроение

Psychologies
Шпандау без грифа секретности Шпандау без грифа секретности

Рассекреченные архивы добавляют новые краски к Нюрнбергскому процессу

Огонёк
Как маски превратились в самый модный аксессуар Как маски превратились в самый модный аксессуар

Как необходимые средства индивидуальной защиты стали брендовыми аксессуарами

GQ
Зачем смотреть «Метод 2» — отчаянно китчевый, но затягивающий сериал Зачем смотреть «Метод 2» — отчаянно китчевый, но затягивающий сериал

К чему привели бессовестные сюжетные ходы в сериале «Метод 2»

РБК
Хилари Дафф, актриса Хилари Дафф, актриса

История актрисы Хилари Дафф — это повесть о взлетах и падениях

Худеем правильно
Все цвета радости: на автомобилях какого цвета меньше видна грязь Все цвета радости: на автомобилях какого цвета меньше видна грязь

Нет ничего прекраснее чистого автомобиля, играющего бликами на кузовных панелях

Maxim
Вне времени: как Леонардо ДиКаприо транслирует с экрана идеальный классический мужской образ с налетом ретро Вне времени: как Леонардо ДиКаприо транслирует с экрана идеальный классический мужской образ с налетом ретро

Кинообразы Леонардо ДиКаприо — вечная классика мужского гардероба

Esquire
«Хвалят, а на душе гадко»: почему так бывает? «Хвалят, а на душе гадко»: почему так бывает?

Порой бывает сложно искренне радоваться, когда тебя хвалят

Psychologies
Платные трассы, «Платон» и самокаты. Чем запомнился Минтранс Дитриха Платные трассы, «Платон» и самокаты. Чем запомнился Минтранс Дитриха

Отмена +20 км/ч, ПДД для самокатов и другие нововведения Евгения Дитриха

РБК
Вибратор и еще 6 предметов, которыми люди пользуются не по назначению Вибратор и еще 6 предметов, которыми люди пользуются не по назначению

Некоторые вещи изобретались не с той целью, с какой мы используем их сейчас

Maxim
Лиза против всех: интервью с русской Тоней Хардинг – Елизаветой Туктамышевой Лиза против всех: интервью с русской Тоней Хардинг – Елизаветой Туктамышевой

Чемпионка мира о четверных прыжках, работе с психологом и запуске линии одежды

GQ
Как сложились судьбы главных манекенщиц СССР: нищета, суицид и одиночество Как сложились судьбы главных манекенщиц СССР: нищета, суицид и одиночество

Как сложилась судьба первых моделей СССР — от Збарской до Мироновой

Cosmopolitan
Вот так встреча Вот так встреча

Долгие новогодние каникулы дают шанс поупражняться в искусстве принимать гостей

AD
В каких продуктах содержится витамин А и как восполнить его дефицит В каких продуктах содержится витамин А и как восполнить его дефицит

Витамин А выполняет множество важных функций в организме, но как его восполнить?

РБК
Рыба — это геноцид. Стартап предпринимателя-коммуниста Finless Foods хочет приучить людей к веганской рыбе Рыба — это геноцид. Стартап предпринимателя-коммуниста Finless Foods хочет приучить людей к веганской рыбе

Отрывок из книги Дженни Климан «Секс без людей, мясо без животных»

Inc.
Открыть в приложении