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

Пятнистую гиену встретили в Египте впервые за 5000 лет Пятнистую гиену встретили в Египте впервые за 5000 лет

В Гебель-Эльба, Египет, впервые за 5000 лет встретили пятнистую гиену

N+1
Знакомства без колец: чем закончились самые долгие гражданские браки звезд Знакомства без колец: чем закончились самые долгие гражданские браки звезд

Истории знаменитостей, не заключивших брак, но состоявших в отношениях

Cosmopolitan
Салман Рушди: «Нож». Отрывок из новой книги писателя Салман Рушди: «Нож». Отрывок из новой книги писателя

Генетика против рака: как клеточная инженерия спасла жизнь Эмили Уайтхед

СНОБ
День матери: 10 знаменитостей, сохранивших теплые отношения с мамами День матери: 10 знаменитостей, сохранивших теплые отношения с мамами

Вспоминаем знаменитостей и их мам, которые находятся в хороших отношениях

РБК
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
«Королева TikTok»: чем знаменита и на чём зарабатывает 16-летняя Чарли Д'Амелио, первой набравшая 100 млн подписчиков «Королева TikTok»: чем знаменита и на чём зарабатывает 16-летняя Чарли Д'Амелио, первой набравшая 100 млн подписчиков

Годовой заработок тиктокерши Чарли Д'Амелио оценивают в $4 млн

VC.RU
Интервью с кинокритиком Гордеем Петриком Интервью с кинокритиком Гордеем Петриком

Интервью с 17-летним кинокритиком Гордеем Петриком

СНОБ
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
Вас предали? Начните снова доверять себе Вас предали? Начните снова доверять себе

Будучи обманутыми близкими, многие отгораживаются от всех и особенно от себя

Psychologies
Кому доверять в нашем сложном мире: полезный гид для тех, кто хочет разбираться в людях Кому доверять в нашем сложном мире: полезный гид для тех, кто хочет разбираться в людях

Иногда обмануться можно очень легко

Playboy
Битва дискаунтеров: как «Магнит» и X5 Retail Group конкурируют на рынке супердешевых товаров Битва дискаунтеров: как «Магнит» и X5 Retail Group конкурируют на рынке супердешевых товаров

Через пять лет на жесткие дискаунтеры будет приходиться 10% розницы

Forbes
Три способа выгодно продать детей в истории Три способа выгодно продать детей в истории

Нетривиальные судьбы детей в разные исторические периоды

Maxim
Актер 2020 года: Юра Борисов Актер 2020 года: Юра Борисов

Победные дубли Юры Борисова открыли ему путь в лигу киночемпионов

GQ
4 ловушки на дороге, в которые может попасть каждый водитель 4 ловушки на дороге, в которые может попасть каждый водитель

Как водители попадают в неприятные истории на дороге?

РБК
Нет цензурных слов. Почему Россия бьется за свободу слова, а ей не верят Нет цензурных слов. Почему Россия бьется за свободу слова, а ей не верят

Власти жалуются на цензуру свободного общества

СНОБ
Как стать профессиональным фотографом: 7 шагов к крутой карьере Как стать профессиональным фотографом: 7 шагов к крутой карьере

Подборка советов для желающих освоить ремесло профессионального фотографа

Playboy
«Искусство не терпит трафаретов» «Искусство не терпит трафаретов»

История жизни Ильи Репина в его картинах

Культура.РФ
7 самых-самых снимков Земли из космоса 7 самых-самых снимков Земли из космоса

Делать селфи у землян в ДНК

Maxim
Шале по-русски Шале по-русски

Яркий, сказочный и собирательный образ для загородного дома

SALON-Interior
Сенат предложил урезать бюджет программы NASA по высадке людей на Луну Сенат предложил урезать бюджет программы NASA по высадке людей на Луну

Программа «Артемида» будет финансироваться меньше

N+1
Toyota C-HR. Восторг и недоумение Toyota C-HR. Восторг и недоумение

Toyota C-HR — автомобиль, который можно смело назвать дизайнерским

4x4 Club
Психиатрия: что спровоцировало болезнь Кэтрин Зеты-Джонс Психиатрия: что спровоцировало болезнь Кэтрин Зеты-Джонс

Кэтрин Зета-Джонс считает, что ментальных проблем нельзя стыдиться

Cosmopolitan
Чем болели президенты США (втайне от простых американцев) Чем болели президенты США (втайне от простых американцев)

Кто основал среди американских лидеров традицию болеть

Maxim
Из тьмы веков, из топи блат Из тьмы веков, из топи блат

Кто жил на землях, на которых в XIII веке возникла литовская держава?

Дилетант
Море внутри Море внутри

Квартира в Сочи превратилась в стильное и уютное пространство для отдыха

SALON-Interior
Почему они не уходят: есть ли вина женщины в том, что она живет с абьюзером? Почему они не уходят: есть ли вина женщины в том, что она живет с абьюзером?

Почему женщины остаются с абьюзерами даже тогда, когда им есть куда уйти

Cosmopolitan
«Буханка», Land Cruiser и другие: 5 моделей-долгожителей в России «Буханка», Land Cruiser и другие: 5 моделей-долгожителей в России

Несколько культовых автомобилей выпускают на протяжении десятилетий

РБК
Мозг, исцеляющий себя Мозг, исцеляющий себя

Реальные истории людей, которые победили болезни и преобразили свой мозг

kiozk originals
Роман RAMZES666 Кушнарев: «Я получал от игры удовольствие, и она начала приносить мне деньги» Роман RAMZES666 Кушнарев: «Я получал от игры удовольствие, и она начала приносить мне деньги»

Самый узнаваемый российский киберспортсмен рассказывает об индустрии видеоигр

GQ
Дебют дебютов: в чем секрет популярности сериала «Ход королевы» Дебют дебютов: в чем секрет популярности сериала «Ход королевы»

Почему мы все неожиданно заинтересовались шахматами после сериала «Ход королевы»

РБК
Открыть в приложении