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

Вторую межзвездную комету заподозрили в рекордной старости Вторую межзвездную комету заподозрили в рекордной старости

Какие свойства у открытого межзвездного объекта — кометы 3I/ATLAS

N+1
Сон как самая большая загадка эволюции. Почему мы спим, зачем и можем ли этого не делать? (Спойлер: ученые не знают) Сон как самая большая загадка эволюции. Почему мы спим, зачем и можем ли этого не делать? (Спойлер: ученые не знают)

Что вообще такое сон, для чего он нам и почему все животные так в нем нуждаются?

Популярная механика
«Ночные кошмары: Нарушения сна и как мы с ними живем наяву» «Ночные кошмары: Нарушения сна и как мы с ними живем наяву»

Что науке известно о галлюцинациях, связанных со сном

N+1
Сергей Лебедев: Дебютант. Первая глава романа об изобретателе смертельного советского яда Сергей Лебедев: Дебютант. Первая глава романа об изобретателе смертельного советского яда

Первая глава из книги о создателе смертельного советского яда «Дебютант»

СНОБ
Познайте себя: выберите фигуру, а мы расскажем, какая профессия вам лучше всего подходит Познайте себя: выберите фигуру, а мы расскажем, какая профессия вам лучше всего подходит

Выберите фигуру и узнайте, в какой области вы могли бы преуспеть

ТехИнсайдер
Старина DJ Groove: ничего положительного из локдауна я не вынес Старина DJ Groove: ничего положительного из локдауна я не вынес

Playboy задал 25 коротких вопросов легендарному Груву

Playboy
Энергетическая независимость: зачем России производить свои газовые турбины Энергетическая независимость: зачем России производить свои газовые турбины

Впервые в истории страны появится полностью своя газовая турбина

Inc.
7 знаменитых актеров, у которых нет ни одной хорошей роли в кино 7 знаменитых актеров, у которых нет ни одной хорошей роли в кино

Халтура — карьере не помеха

Maxim
10 вопросов к Уиллему Дефо 10 вопросов к Уиллему Дефо

Уиллем Дефо – главный характерный актер Голливуда и культовая фигура

Playboy
Ожидания и реальность: топ-7 фэйлов в стиле, которые случаются у девушек Ожидания и реальность: топ-7 фэйлов в стиле, которые случаются у девушек

Тренер по стилю Роман Медны объясняет, как не ошибиться, следуя советам по стилю

Cosmopolitan
«Карантинные разводы»: как не пополнить печальную статистику? «Карантинные разводы»: как не пополнить печальную статистику?

Как не разрушить отношения, находясь с мужем дома 24/7 – рассказывает психолог

Cosmopolitan
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
Как штурмовать замок: инструкция для начинающего завоевателя Как штурмовать замок: инструкция для начинающего завоевателя

Как покорить свой первый замок и каких ошибок следует избегать во время осады

Популярная механика
Новые «звездные войны»: NASA против флотилии спутников Новые «звездные войны»: NASA против флотилии спутников

Очередной конфликт назревает в космонавтике

Популярная механика
«Все делают это»: зачем мы снимаем интимные видео? «Все делают это»: зачем мы снимаем интимные видео?

Какие причины могут побуждать человека снимать себя?

Psychologies
Как ухаживать за замшевой обувью: эксплуатация, чистка и 6 лучших средств Как ухаживать за замшевой обувью: эксплуатация, чистка и 6 лучших средств

Замшевая обувь неприхотлива в уходе, но даже тут есть свои нюансы и тонкости

Cosmopolitan
Системный подход Системный подход

Как правильно поддержать иммунитет в сезон простуд и вирусов

Grazia
Как стать популярным в ТикТоке и хайпануть на трендах: 9 главных правил Как стать популярным в ТикТоке и хайпануть на трендах: 9 главных правил

Сейчас в ТикТок залетают практически все — от ветеранов шоу-бизнеса до политиков

Playboy
Естественные роды после кесарева невозможны и другие мифы о родах и беременности Естественные роды после кесарева невозможны и другие мифы о родах и беременности

Вокруг родов и беременности давно сложилась своя мифология

Cosmopolitan
Великолепная пятёрка Великолепная пятёрка

5 диет, признанных самими лучшими в 2020 году

Худеем правильно
Команда: «Чики» Команда: «Чики»

Актрисы из самого обсуждаемого сериала 2020‑го дают интервью Glamour

Glamour
Без побочных эффектов Без побочных эффектов

Почему антибиотики перестают помогать, как снизить их вред, чем запить таблетку?

Добрые советы
Никита Кукушкин: «Свои желания я исполняю сам» Никита Кукушкин: «Свои желания я исполняю сам»

Актер театра и кино – о новогодних сюрпризах и разочарованиях

Cosmopolitan
“У больничного клоуна не бывает выходных” “У больничного клоуна не бывает выходных”

Константин Седов однажды поменял свою судьбу и стал больничным клоуном

Psychologies
Вечная юность. История и тест лучшей самодельной машины СССР Вечная юность. История и тест лучшей самодельной машины СССР

Работы над этим автомобилем начались полвека назад

РБК
Педикюр во время беременности Педикюр во время беременности

Как сделать педикюр в домашних условиях

9 месяцев
Как помочь подростку найти дело жизни? Как помочь подростку найти дело жизни?

Как поставить себя на место подростка и помочь ему выбрать профессию

Psychologies
Электроды на лице и шее позволили нейросети озвучить беззвучную речь Электроды на лице и шее позволили нейросети озвучить беззвучную речь

Алгоритм научили считывать сокращения мышц во время беззвучной речи

N+1
Лига чемпионов асов Второй мировой — кто сбивал больше всех Лига чемпионов асов Второй мировой — кто сбивал больше всех

Главные бомбардиры своих стран

Maxim
Как почистить свой ноутбук, не сломав его Как почистить свой ноутбук, не сломав его

Всегда можно сэкономить на покупке нового компьютера, умело протерев старый

Maxim
Открыть в приложении