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

Астрономы впервые достоверно нашли экзопланету с кратной полярной орбитой Астрономы впервые достоверно нашли экзопланету с кратной полярной орбитой

Ученые впервые подтвердили существование экзопланеты с кратной полярной орбитой

N+1
Белые рыцари Amazon: как зарабатывать миллионы на миллиардах Джеффа Безоса Белые рыцари Amazon: как зарабатывать миллионы на миллиардах Джеффа Безоса

Amazon преуспел в развитии предпринимательства больше, чем кто-либо другой

Forbes
Леди Гага от декаданса: как маркиза Луиза Казати стала королевой эпатажа Леди Гага от декаданса: как маркиза Луиза Казати стала королевой эпатажа

Как середине XX века итальянская аристократка стала Леди Гагой своего времени

Правила жизни
Отверженная и очень опасная: лучшие фильмы с Амандой Сейфрид Отверженная и очень опасная: лучшие фильмы с Амандой Сейфрид

Аманда Сейфрид за последние годы сделала стремительный профессиональный рывок

Cosmopolitan
Нерусская водка: какие бренды популярнее всего за рубежом Нерусская водка: какие бренды популярнее всего за рубежом

О самых популярных брендах иностранной «беленькой»

Maxim
«Единственный способ никого не раздражать — не делать ничего интересного». Даниэль Эк, Spotify, — о времени, вдохновении и музыкальном бизнесе «Единственный способ никого не раздражать — не делать ничего интересного». Даниэль Эк, Spotify, — о времени, вдохновении и музыкальном бизнесе

Дэниэль Эк о том, как шведская медлительность проявляется в культуре Spotify

Inc.
Как расположить к себе собеседника — метод агентов ФБР Как расположить к себе собеседника — метод агентов ФБР

Как применить науку ведения переговоров в повседневной жизни?

Inc.
Продюсер 2020 года: Вячеслав Муругов Продюсер 2020 года: Вячеслав Муругов

Империя Вячеслава Муругова оккупирует все экраны страны

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

О трудностях поиска работы для высокооплачиваемых сотрудников

СНОБ
Мужчина и его собаки: Джо Байден и его немецкие овчарки Чемп и Мейджор Мужчина и его собаки: Джо Байден и его немецкие овчарки Чемп и Мейджор

Если вам нужен друг в Вашингтоне, заведите собаку

Esquire
Сторона защиты: Оксана Пушкина Сторона защиты: Оксана Пушкина

Борьба с бытовым насилием для Оксаны Пушкиной — и работа, и рутина, и сверхцель

Glamour
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
Их объединила трагедия: трогательная история любви Павла Воли и Ляйсан Утяшевой Их объединила трагедия: трогательная история любви Павла Воли и Ляйсан Утяшевой

Вспоминаем, как развивались отношения Павла Воли и Ляйсан Утяшевой

Cosmopolitan
Афина или Афродита: какая ты богиня по знаку зодиака? Афина или Афродита: какая ты богиня по знаку зодиака?

Все женщины как женщины, а я - богиня!

Cosmopolitan
Самые интересные фильмы про Скандинавию Самые интересные фильмы про Скандинавию

Фильмы о жизни на Скандинавском полуострове

GQ
Шервуд Андерсон Шервуд Андерсон

Американский писатель Шервуд Андерсон глазами Дмитрия Быкова

Дилетант
«Есть в России национальный продукт, называется шаурма»: как основатель «Додо Пицца» планирует завоевать рынок донеров и кофе «Есть в России национальный продукт, называется шаурма»: как основатель «Додо Пицца» планирует завоевать рынок донеров и кофе

Основатель «Додо Пицца» о том, как он будет бороться с плохой репутацией шаурмы

Forbes
Поимка «тихого убийцы» Поимка «тихого убийцы»

Нобелевская премия 2020 года присуждена за открытие вируса гепатита C

Наука и жизнь
Как снизить вредное воздействие алкоголя на организм Как снизить вредное воздействие алкоголя на организм

Перестаньте выпивать за несколько часов до сна

GQ
Его звали «тюремный Гудини» Его звали «тюремный Гудини»

В середине XX века похождения Альфи Хайндса не сходили с первых полос газет

Maxim
«Я провела три дня на полу не в состоянии подняться»: жестокая правда жизни стартапера «Я провела три дня на полу не в состоянии подняться»: жестокая правда жизни стартапера

Сколько физических и ментальных ресурсов уходит на то, чтобы не бросить стартап

Inc.
Концентрация витамина D во время беременности повлияла на интеллект детей Концентрация витамина D во время беременности повлияла на интеллект детей

Увеличение концентрации витамина D на приводит к росту оценки интеллекта

N+1
Умер бывший глава купленной Amazon компании Zappos Тони Шей: как он строил свою «империю счастья» Умер бывший глава купленной Amazon компании Zappos Тони Шей: как он строил свою «империю счастья»

История жизни Тони Шея, руководителя крупнейшего в США интернет-магазина обуви

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
Полутьма египетская Полутьма египетская

«Паранормальные явления» — очень симпатичный арабском хоррор-сериал Netflix

Weekend
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
Слишком большой бизнес: зачем основатель «Красного & Белого» объединил сеть с конкурентами и что поменялось за два года Слишком большой бизнес: зачем основатель «Красного & Белого» объединил сеть с конкурентами и что поменялось за два года

Что изменило слияние «Красного & Белого» с сетями «Бристоль» и «Дикси»

VC.RU
Почему психические проблемы могут казаться нам привлекательными? Почему психические проблемы могут казаться нам привлекательными?

Почему мы стремимся брать пример с героев, страдающих депрессией и зависимостями

Psychologies
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
Цифровой минимализм Цифровой минимализм

Фокус и осознанность в шумном мире

kiozk originals
Открыть в приложении