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

Археологи разобрались в технологии изготовления ксоанов из святилища богини Мефитис Археологи разобрались в технологии изготовления ксоанов из святилища богини Мефитис

В долине Ансанто нашли святилище богини вулканических паров Мефитис

N+1
Почему хочется сходить в туалет, когда нервничаешь: объяснение уролога Почему хочется сходить в туалет, когда нервничаешь: объяснение уролога

Какая связь между этими двумя состояниями?

Playboy
Мышонок Толстого: большие творцы и маленькие твореньица Мышонок Толстого: большие творцы и маленькие твореньица

Hассказываем о маленьких замыслах других великих мастеров в семи номинациях

Arzamas
Афалины могут контролировать частоту сокращений своего сердца Афалины могут контролировать частоту сокращений своего сердца

Ученые считают, что таким образом они избегают декомпрессионной болезни

National Geographic
Тонкое искусство пофигизма Тонкое искусство пофигизма

Парадоксальный способ жить счастливо

kiozk originals
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
Именной фонд Именной фонд

Как Таруса запустила по России вторую волну переименований улиц и площадей

Огонёк
Брак на всю жизнь: как живет вдова Олега Янковского Брак на всю жизнь: как живет вдова Олега Янковского

Олег Янковский прожил с одной женщиной — Людмилой Зориной — долгие 47 лет

Cosmopolitan
Человек «растроенный»: как и чем живет группа OQJAV Человек «растроенный»: как и чем живет группа OQJAV

Мы поговорили с группой OQJAV о том, как все устроено в их трио

РБК
Палеонтологи разобрались в родственных связях древних и современных медоедов Палеонтологи разобрались в родственных связях древних и современных медоедов

Древний медоед был мельче современного и приходился ему сестринским видом

N+1
Интервью с художественным руководителем ЦИМа Дмитрием Волкостреловым Интервью с художественным руководителем ЦИМа Дмитрием Волкостреловым

Дмитрий Волкострелов — о феномене большой русской литературы

СНОБ
Вишенка на не очень вкусном торте: зачем «Сбер» купил Rambler Group Вишенка на не очень вкусном торте: зачем «Сбер» купил Rambler Group

«Сбер» купил Rambler ради онлайн-видео сервиса Okko

Forbes
Циркулярная пила и еще 9 мощных изобретений, сделанных женщинами Циркулярная пила и еще 9 мощных изобретений, сделанных женщинами

Важнейшие изобретения, которые были сделаны женщинами

Maxim
Астероид Апофис может столкнуться с Землей в 2068 году Астероид Апофис может столкнуться с Землей в 2068 году

Шансы на это мизерные, но не нулевые

National Geographic
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
5 приятных фактов про боль 5 приятных фактов про боль

Безболезненно о наболевшем

Maxim
Три способа выгодно продать детей в истории Три способа выгодно продать детей в истории

Нетривиальные судьбы детей в разные исторические периоды

Maxim
Баварская советская республика и еще четыре экзотические страны Советов Баварская советская республика и еще четыре экзотические страны Советов

У 15 сестер-республик были и другие близкие родственники!

Maxim
10 советов, которые помогут вам сформировать здоровое отношение к технологиям 10 советов, которые помогут вам сформировать здоровое отношение к технологиям

Зои Астон укажет путь к разумным взаимоотношениям с экранами ваших устройств

GQ
Культурный слой советского периода: Майя Кучерская о «Секретиках» Петра Алешковского Культурный слой советского периода: Майя Кучерская о «Секретиках» Петра Алешковского

Книга «Секретики» напрашивается на каламбур — но она действительно «с секретом»

Школа Masters
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
Авто года 2020 Авто года 2020

Торжественный смотр самых значимых достижений автопрома за минувшие 366 дней

GQ
В Риме нашли остатки роскошного дома Калигулы В Риме нашли остатки роскошного дома Калигулы

Под фундаментом здания XIX века были обнаружены остатки дома и сада Калигулы

National Geographic
Как принимать душ без вреда для кожи Как принимать душ без вреда для кожи

Отказ от агрессивных моющих средств поддерживает здоровый кожный микробиом

Reminder
Общество нетрезвости. В прокате Общество нетрезвости. В прокате

После нового фильма Томаса Винтерберга выпить хочется ой как сильно

Esquire
Игры разума Игры разума

Главная особенность этой квартиры — ванная комната, объединённая со спальней

SALON-Interior
К качеству книги не имеет отношения то, что о ней говорят К качеству книги не имеет отношения то, что о ней говорят

Дмитрий Быков об инках, истребителях и литературе

СНОБ
Старое лучше нового: 5 причин выбрать бабушкино платье Старое лучше нового: 5 причин выбрать бабушкино платье

Объясняем, почему винтажная одежда оказывается лучше новой и зачем ее покупать

Cosmopolitan
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
Юрий Тарасов. Бабочки на снегу Юрий Тарасов. Бабочки на снегу

Актер Юрий Тарасов: «Честно говоря, устал от ограниченности выбора»

Караван историй
Открыть в приложении