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

На римском памятнике впервые нашли артефакт из ископаемого трилобита На римском памятнике впервые нашли артефакт из ископаемого трилобита

Как архаичные люди могли использовать окаменелости трилобитов?

N+1
7 животных, которые достигли в жизни большего, чем ты 7 животных, которые достигли в жизни большего, чем ты

Пингвин-полковник, кот-мэр и прочие возмутительно успешные представители фауны

Maxim
«История гаданий и предсказаний. От ворожей и подблюдных песен до астрологии и карт Таро» «История гаданий и предсказаний. От ворожей и подблюдных песен до астрологии и карт Таро»

О магии, которая должна была изменить судьбу человека, — ворожбе

N+1
Остров, туфельки и Tesla: на что Леонардо ДиКаприо тратит свои бешеные гонорары Остров, туфельки и Tesla: на что Леонардо ДиКаприо тратит свои бешеные гонорары

Как Леонардо ДиКаприо распоряжается своими деньгами?

Cosmopolitan
Бесплатные приложения для планирования: какое выбрать Бесплатные приложения для планирования: какое выбрать

Бесплатные приложения-планировщики: чем отличаются и какое стоит попробовать?

Inc.
Система вознаграждения среднего мозга не увидела разницы между голодом и социальной изоляцией Система вознаграждения среднего мозга не увидела разницы между голодом и социальной изоляцией

После голода и социальной изоляции активны одни нейроны в среднем мозге

N+1
Деспотичный редактор, ведьма, смертельно больная: лучшие фильмы с Мерил Стрип Деспотичный редактор, ведьма, смертельно больная: лучшие фильмы с Мерил Стрип

Для Мерил Стрип нет роли, которую она не могла бы исполнить

Cosmopolitan
Мозг присоединили к компьютеру через вену Мозг присоединили к компьютеру через вену

Ученые успешно протестировали новый нейрокомпьютерный интерфейс

N+1
Как изменились звезды культовой трилогии Как изменились звезды культовой трилогии

После завершения трилогии "Назад в будущее" о главных актерах известно мало

Cosmopolitan
Все течет, ничто не остается на месте Все течет, ничто не остается на месте

Как найти свое место в этой жизни? Как узнать, куда плыть?

Psychologies
Как записать видео с экрана смартфона: Android и iOS Как записать видео с экрана смартфона: Android и iOS

Хотите записать прохождение мобильной игры или вебинар на экране телефона?

CHIP
Правила жизни Мартина Скорсезе Правила жизни Мартина Скорсезе

Правила жизни режиссера Мартина Скорсезе

Esquire
7 картин, приносивших несчастья своим владельцам 7 картин, приносивших несчастья своим владельцам

Обладание этими шедеврами смертельно опасно

Maxim
Генеральный директор Ленинской библиотеки — о чтении и привидениях Генеральный директор Ленинской библиотеки — о чтении и привидениях

Генеральный директор Ленинской библиотеки о приметах и вызовах времени

РБК
Писатели и мода. Часть 2 Писатели и мода. Часть 2

Что Владимир Маяковский считал «самым красивым в человеке»?

Культура.РФ
История ярмарок в России История ярмарок в России

Как менялись развлечения — от забав скоморохов с медведями до концертов Шаляпина

Культура.РФ
Ароматерапия против стресса: 8 масел, которые помогут расслабиться и улучшить настроение Ароматерапия против стресса: 8 масел, которые помогут расслабиться и улучшить настроение

Как использовать силу запахов себе на благо?

Playboy
Возвращение парусного флота Возвращение парусного флота

Почему парусники возвращаются?

Популярная механика
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
Как живут красавицы 90-х: Ирина Салтыкова, Элен Ролле, Дженни Гарт и другие Как живут красавицы 90-х: Ирина Салтыкова, Элен Ролле, Дженни Гарт и другие

Чем героини культовых сериалов и бывшие певицы заняты сейчас?

Cosmopolitan
Мифы и легенды о Байкале Мифы и легенды о Байкале

Вспоминаем бурятские легенды и научные факты о суровом «сибирском море»

Культура.РФ
Как в русской литературе появился детективный жанр? Как в русской литературе появился детективный жанр?

Как судебная реформа Александра II повлияла на русскую литературу

Культура.РФ
«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
«Дружелюбная мышь» оказалась древнейшим социальным млекопитающим «Дружелюбная мышь» оказалась древнейшим социальным млекопитающим

Вид Filikomys primaevus вел социальный образ жизни еще во времена динозавров

N+1
Нужна ли организму чистка? Нужна ли организму чистка?

Всегда ли детоксикация приносит организму пользу?

Добрые советы
Абрау-Дюрсо: путешествие со вкусом игристого Абрау-Дюрсо: путешествие со вкусом игристого

Путешествие в столицу российского шампанского – Абрау-Дюрсо!

Домашний Очаг
Твое дело — труба! Твое дело — труба!

Чистая вода для дома: выбираем эффективный и доступный фильтр

Лиза
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
История одного необычного мальчика История одного необычного мальчика

Даже если ребенку поставил диагноз психиатр, это не окончательный приговор

СНОБ
Волшебные пузырьки Волшебные пузырьки

Чтобы игристое вино приносило только радость, учитесь правильно читать этикетку

Добрые советы
Открыть в приложении