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

Распространявшиеся за счет гомфотериев чилийские растения так и не оправились от их вымирания Распространявшиеся за счет гомфотериев чилийские растения так и не оправились от их вымирания

Гомфотерии регулярно поедали плоды и участвовали в распространении семян

N+1
Генная терапия предотвратила слепоту у мышей с глаукомой Генная терапия предотвратила слепоту у мышей с глаукомой

Раньше это заболевание поддавалось лишь паллиативному лечению

N+1
Подвал с секретом: как живет один их главных театров Москвы — пространство «Внутри» Подвал с секретом: как живет один их главных театров Москвы — пространство «Внутри»

Как архитектору удалось создать один из самых модных театров Москвы?

Forbes
Отбелила кожу, убрала живот: как выглядела Ким Кардашьян до пластики Отбелила кожу, убрала живот: как выглядела Ким Кардашьян до пластики

Рассказываем о пластических операциях Ким Кардашьян

Cosmopolitan
Тревожное исследование: ChatGPT убивает наше критическое мышление Тревожное исследование: ChatGPT убивает наше критическое мышление

Чем чрезмерное использование нейросетей крайне вредно для нашего мозга

ТехИнсайдер
Если тебе кажется, что ты сходишь с ума, — это газлайтинг: как ему противостоять Если тебе кажется, что ты сходишь с ума, — это газлайтинг: как ему противостоять

Разбираемся в природе газлайтинга и способах борьбы с ним

Cosmopolitan
Дежурный по стране. Памяти Михаила Жванецкого — великого советского сатирика Дежурный по стране. Памяти Михаила Жванецкого — великого советского сатирика

Михаил Жванецкий — великий комедийный артист

Esquire
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
Авторская кухня Авторская кухня

Ресторатор Илья Тютенков за девять лет запустил шесть модных заведений в Москве

Forbes
Однажды президенту Nintendo Сатору Ивате предложили сократить штат. Его ответ — отличный пример эмоционального интеллекта Однажды президенту Nintendo Сатору Ивате предложили сократить штат. Его ответ — отличный пример эмоционального интеллекта

Как Сатору Ивата сохранил моральный дух и атмосферу Nintendo в кризис

Inc.
Ювелир Илья Клюев — о рынке бриллиантов в России Ювелир Илья Клюев — о рынке бриллиантов в России

О борьбе за бриллианты отечественного производства

РБК
Как тренироваться в мороз Как тренироваться в мороз

Улица — отличное место для тренировки даже зимой

Maxim
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
Дебоширы и насильники: Депп и другие звезды, потерявшие работу из-за скандала Дебоширы и насильники: Депп и другие звезды, потерявшие работу из-за скандала

Поведение актеров порой становится основанием для немедленного лишения всех прав

Cosmopolitan
Охота на должников. Несколько историй от ГИБДД о злостных нарушителях Охота на должников. Несколько историй от ГИБДД о злостных нарушителях

ГИБДД отрыла охоту на злостных неплательщиков штрафов

РБК
Какие пуховики и куртки сильно полнят — 9 моделей, которых лучше избегать Какие пуховики и куртки сильно полнят — 9 моделей, которых лучше избегать

Самые опасные фасоны, фактуры и расцветки пуховиков

Cosmopolitan
«Наша платформа — это eBay для интеллектуальной собственности» «Наша платформа — это eBay для интеллектуальной собственности»

Что происходит на музыкальном B2B-рынке?

Forbes
Как стать актером озвучки: пошаговое руководство для начинающих в профессии Как стать актером озвучки: пошаговое руководство для начинающих в профессии

Как становятся актерами дубляжа и насколько это сложно?

Playboy
Одевает Цукерберга, запрещает перерабатывать и реставрирует города: история основателя бренда Brunello Cucinelli Одевает Цукерберга, запрещает перерабатывать и реставрирует города: история основателя бренда Brunello Cucinelli

Итальянский дизайнер заработал состояние в $1,4 млрд

VC.RU
Союз спасения Союз спасения

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

Vogue
Токсичные отношения Токсичные отношения

Почему детокс принесет вам хорошие дивиденды

GQ
Почему хочется сходить в туалет, когда нервничаешь: объяснение уролога Почему хочется сходить в туалет, когда нервничаешь: объяснение уролога

Какая связь между этими двумя состояниями?

Playboy
«Почему нам сложно вас понять»: конфликт в паре глазами мужчин «Почему нам сложно вас понять»: конфликт в паре глазами мужчин

Попробуем рассмотреть семейный конфликт так, как его часто видят мужчины

Psychologies
Флирт с другими за спиной партнера — это измена? Флирт с другими за спиной партнера — это измена?

Где начинается эмоциональная неверность и как она влияет на наш союз?

Psychologies
23 классические шутки Марка Твена 23 классические шутки Марка Твена

Вспоминаем великие цитаты Марка Твена

Maxim
Сидячий образ жизни: 6 советов для здоровья ног Сидячий образ жизни: 6 советов для здоровья ног

Как позаботиться о своих ногах?

Psychologies
Как маски превратились в самый модный аксессуар Как маски превратились в самый модный аксессуар

Как необходимые средства индивидуальной защиты стали брендовыми аксессуарами

GQ
В России запустился новый хедхантинговый сервис В России запустился новый хедхантинговый сервис

О трудностях поиска работы для высокооплачиваемых сотрудников

СНОБ
Что читать на выходных: отрывок из книги лидера «Ночных снайперов» Дианы Арбениной Что читать на выходных: отрывок из книги лидера «Ночных снайперов» Дианы Арбениной

В новый сборник Дианы Арбениной вошли рассказы, несколько стихотворений, эссе

Esquire
4 реальные истории о людях, выживших на необитаемом острове 4 реальные истории о людях, выживших на необитаемом острове

Оказывается, в выживании на необитаемом острове нет ничего романтичного

Maxim
Открыть в приложении