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

Нейроиммунная регуляция страха оказалась чувствительна к действию психоделиков Нейроиммунная регуляция страха оказалась чувствительна к действию психоделиков

Ученые обнаружили в мозге мышей нейроиммунную сеть, отвечающую за чувство страха

N+1
Что делать, если сегодня тебе совсем не хочется работать? 4 способа вернуть трудовой настрой Что делать, если сегодня тебе совсем не хочется работать? 4 способа вернуть трудовой настрой

Давай, у тебя получится справиться и вернуть себе желание работать!

Playboy
«Освобождая руки»: как русский импрессионизм дал дорогу экспериментам «Освобождая руки»: как русский импрессионизм дал дорогу экспериментам

История одиночек, для которых импрессионизм стал инструментом для экспериментов

РБК
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
Любовь или зависимость? 7 признаков нездоровых отношений Любовь или зависимость? 7 признаков нездоровых отношений

Как отличить истинные чувства от зависимости, способной разрушать нас изнутри?

VOICE
Весомый аргумент Весомый аргумент

TRX обращает вес тела в его силу

GQ
Бета-амилоиды в сетчатке указали на когнитивный дефицит и уменьшение объема гиппокампа Бета-амилоиды в сетчатке указали на когнитивный дефицит и уменьшение объема гиппокампа

Ученые узнали, как диагностировать болезнь Альцгеймера до проявления симптомов

N+1
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

История Елены Мухиной, звезды советской спортивной гимнастики

Cosmopolitan
Новая роскошь Новая роскошь

Как экостиль может быть люксовым

SALON-Interior
21 способ сосредоточиться 21 способ сосредоточиться

Навыки концентрации внимания необходимы и в личной, и в профессиональной жизни

Psychologies
Правила жизни Гаспара Ноэ Правила жизни Гаспара Ноэ

Правила жизни французского режиссера Гаспара Ноэ

Esquire
Кончились патроны: почему льготная ипотека и другие меры стимулирования экономики исчерпали свой ресурс Кончились патроны: почему льготная ипотека и другие меры стимулирования экономики исчерпали свой ресурс

Правительству России следует задуматься о приоритетах в стимулировании экономики

Forbes
Тест-драйв новой версии Volvo S90 Тест-драйв новой версии Volvo S90

Концерн Volvo сумел преодолеть пропасть между средним и премиальным классами

СНОБ
Мог ли мегалодон надвое перекусить судно Мог ли мегалодон надвое перекусить судно

Главный герой этого фильма — невероятная ископаемая акула, мегалодон

Популярная механика
Авто года 2020 Авто года 2020

Торжественный смотр самых значимых достижений автопрома за минувшие 366 дней

GQ
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
Три десятилетия Игнобеля: от памяти воды до чистящей слюны Три десятилетия Игнобеля: от памяти воды до чистящей слюны

Открытия, за которые в разные годы присуждали Игнобелевскую премию

Наука и жизнь
Как одевался Дольф Лундгрен в восьмидесятых (как завсегдатай Studio 54, а вовсе не как герой боевиков) Как одевался Дольф Лундгрен в восьмидесятых (как завсегдатай Studio 54, а вовсе не как герой боевиков)

Дольф Лундгрен не всегда выглядел как «машина для убийств»

Esquire
Суперабсорбирующий гель сделал почву самополивающейся Суперабсорбирующий гель сделал почву самополивающейся

Эту разработку можно будет использовать для земледелия в засушливых регионах

N+1
Редкие животные, которых осталось меньше 100 особей Редкие животные, которых осталось меньше 100 особей

Уже сейчас эти виды находятся под угрозой исчезновения

Популярная механика
Лейла Слимани: Адель. Новый роман от лауреата Гонкуровской премии Лейла Слимани: Адель. Новый роман от лауреата Гонкуровской премии

Отрывок из нового романа Лейлы Слимани — о браке, сексуальности и зависимости

СНОБ
Отрывок из книги Патриции Черчленд «Совесть. Происхождение нравственной интуиции» Отрывок из книги Патриции Черчленд «Совесть. Происхождение нравственной интуиции»

Глава из книги Патриции Черчленд, посвященная равновесию в суждениях

СНОБ
Неординарный Неординарный

Итальянский шеф Антонио Фреза вышел из матрицы как Нео

Собака.ru
Трансформация мышления. Как увеличить вовлечённость сотрудников компании с помощью нового корпоративного портала Трансформация мышления. Как увеличить вовлечённость сотрудников компании с помощью нового корпоративного портала

Продакт-менеджером об особенностях работы в сжатые сроки и важности геймификации

Inc.
Правила жизни Роберто Кавалли Правила жизни Роберто Кавалли

Правила жизни основателя бренда Roberto Cavalli

Esquire
7 фактов о Леониде Гайдае 7 фактов о Леониде Гайдае

Даже после смерти Леонида Гайдая его фильмы продолжают смешить. Феномен!

Maxim
Жизнь в космосе скрывают подледные океаны: цивилизации глубин Жизнь в космосе скрывают подледные океаны: цивилизации глубин

Разумные формы жизни на других планетах могут обитать в подледных океанах

Популярная механика
Как вылечить себя по рецептам ГУЛАГа: чифир, зола и другие доступные лекарства Как вылечить себя по рецептам ГУЛАГа: чифир, зола и другие доступные лекарства

Как в ГУЛАГах стряпали лекарства буквально из ничего

Maxim
Русские сезоны. Часть 2 Русские сезоны. Часть 2

Как покоряли мир отечественные танцовщики, художники и музыканты

Культура.РФ
Открыть в приложении