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

Нейросеть для орнитологов Perch 2.0 помогла распознать морских животных Нейросеть для орнитологов Perch 2.0 помогла распознать морских животных

Google Deepmind выпустила обновленную версию нейросети для биоакустики Perch 2.0

N+1
Отрывок из книги Андерса Хансена «На цифровой игле» Отрывок из книги Андерса Хансена «На цифровой игле»

Почему правило «выживает сильнейший» в большинстве случаев не работает?

СНОБ
Взрослые дети Взрослые дети

Почему персонажи японского художника Ёситомо Нары не улыбаются

Weekend
Гордей Петрик о новом фильме Андрея Кончаловского «Дорогие товарищи!» Гордей Петрик о новом фильме Андрея Кончаловского «Дорогие товарищи!»

Фильм «Дорогие товарищи!» — высказывание мастерское, мощное, но хитрое

СНОБ
Сила воли: что мешает нам добиваться цели Сила воли: что мешает нам добиваться цели

Проблема отсутствия силы воли – в образе жизни, который ее ослабляет

Psychologies
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
О чем говорят наши фантазии О чем говорят наши фантазии

Сегодня стремление быть осознанным распространяется и на сексуальную жизнь

СНОБ
Гибель жены, заикание и аневризма: история Джо Байдена, нового президента США Гибель жены, заикание и аневризма: история Джо Байдена, нового президента США

Джо Байден – самый возрастной президент США

Cosmopolitan
10 известных фильмов, съемки которых чуть было не сорвались 10 известных фильмов, съемки которых чуть было не сорвались

Эти знаменитые ленты мы могли бы никогда не увидеть

Maxim
Древнее индейское проклятие продолжает убивать президентов США. Джо Байден в группе риска! Древнее индейское проклятие продолжает убивать президентов США. Джо Байден в группе риска!

Это не бред сивых уфологов с РЕН ТВ, а исторически задокументированная история.

Maxim
Дебютный роман Салли Руни «Разговоры с друзьями» впервые выходит на русском языке. Публикуем его фрагмент Дебютный роман Салли Руни «Разговоры с друзьями» впервые выходит на русском языке. Публикуем его фрагмент

Отрывок из романа Салли Руни, в котором выражены чувства поколения Z

Esquire
Интервью с кинокритиком Гордеем Петриком Интервью с кинокритиком Гордеем Петриком

Интервью с 17-летним кинокритиком Гордеем Петриком

СНОБ
В плену чувств: как звуки, вкусы и ароматы определяют наши потребительские желания В плену чувств: как звуки, вкусы и ароматы определяют наши потребительские желания

Глава из книги «Эстетический интеллект» — о работе брендов с ощущениями

Forbes
Мемуары выдающихся ученых, которые стоит прочесть Мемуары выдающихся ученых, которые стоит прочесть

Топ-7 самых увлекательных мемуаров легендарных исследователей и ученых

Популярная механика
Премьера клипа «Космические силы» группы «Мумий Тролль» Премьера клипа «Космические силы» группы «Мумий Тролль»

Можно ли сегодня молчать об экологической обстановке?

СНОБ
Как создать идеальную холостяцкую берлогу: 6 секретов джентльмена Как создать идеальную холостяцкую берлогу: 6 секретов джентльмена

Твоя комната — твои правила

Playboy
Первый слой: как правильно выбрать термобелье и как за ним ухаживать Первый слой: как правильно выбрать термобелье и как за ним ухаживать

Термобелье может существенно улучшить вашу жизнь с наступлением холодов

Esquire
Блок питания Блок питания

Арина Кузьмина получила диплом health-коуча и заглянула в наши тарелки

Tatler
Обзор беспроводных наушников Philips TAPH805BK: музыка без лишнего шума Обзор беспроводных наушников Philips TAPH805BK: музыка без лишнего шума

Тестируем полноразмерные Bluetooth-наушники от Philips

CHIP
Индейцы пожевали галлюциногенного дурмана и нарисовали его цветок в пещере Индейцы пожевали галлюциногенного дурмана и нарисовали его цветок в пещере

Ученые выяснили, что спиральный узор на потолке пещеры — изображение дурмана

N+1
Боты против уток. Сможет ли искусственный интеллект избавить соцсети от Fake News Боты против уток. Сможет ли искусственный интеллект избавить соцсети от Fake News

Мы считаем, что интернет создан ради нас, но на деле его пользователи — боты

РБК
Лига чемпионов асов Второй мировой — кто сбивал больше всех Лига чемпионов асов Второй мировой — кто сбивал больше всех

Главные бомбардиры своих стран

Maxim
«Если мы не победим, этой стране конец»: главное из новых мемуаров Барака Обамы «Если мы не победим, этой стране конец»: главное из новых мемуаров Барака Обамы

Барак Обама про Путина, республиканцев, Байдена и будущее

Forbes
Чем вредны заменители сахара и есть ли полезные альтернативы Чем вредны заменители сахара и есть ли полезные альтернативы

Заменители сахара могут негативно влиять на сердце и сосуды

РБК
Прическа за одну минуту: 10 крутых идей для эффектного пучка Прическа за одну минуту: 10 крутых идей для эффектного пучка

10 эффектных идей, которые помогут разнообразить твои бьюти-образы.

Cosmopolitan
Золото, серебро, самоцветы: как почистить серьги Золото, серебро, самоцветы: как почистить серьги

Как безопасно почистить сережки в домашних условиях

Cosmopolitan
«Африканцы глупее других!»: 6 самых громких скандалов из-за Нобелевской премии «Африканцы глупее других!»: 6 самых громких скандалов из-за Нобелевской премии

В чем упрекают этих нобелевских лауреатов

Cosmopolitan
Не шоколадом единым: какая еда делает нас счастливыми Не шоколадом единым: какая еда делает нас счастливыми

Как еда помогает нам улучшить настроение

Psychologies
«Нормально, Григорий! Отлично, Константин!»: как Михаил Жванецкий помогал стране переживать абсурдные эпохи «Нормально, Григорий! Отлично, Константин!»: как Михаил Жванецкий помогал стране переживать абсурдные эпохи

Как творчество Михаила Жванецкого повлияло на культуру России

Forbes
«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
Открыть в приложении