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

Челюсть из Сварткранса указала на потенциально новый вид парантропов Челюсть из Сварткранса указала на потенциально новый вид парантропов

Ученые повторно исследовали нижнюю челюсть SK-15, которую нашли в 1949 году

N+1
Новый год по-домашнему Новый год по-домашнему

Пришло время вспомнить, что новый год – это домашний праздник

Здоровье
Бог есть свет: Дмитрий Лукьянов «Год в Чувашии» Бог есть свет: Дмитрий Лукьянов «Год в Чувашии»

Глава из романа Дмитрия Лукьянова «Год в Чувашии»

СНОБ
Сделай свою тревогу управляемой: 20 лайфхаков для подростков Сделай свою тревогу управляемой: 20 лайфхаков для подростков

Отрывок из книги «Спокойно, ты справишься!» о том, как справиться с тревогой

Psychologies
Прививка от аллергии АСИТ — как она работает? Прививка от аллергии АСИТ — как она работает?

Вместо того чтобы смягчать симптомы аллергии, можно устранить причину

СНОБ
Наука требует жертв Наука требует жертв

Десятеро ученых и изобретателей, погибших при экспериментах

Популярная механика
Верблюжий полк, голуби-камикадзе и еще 5 экспериментов военных США Верблюжий полк, голуби-камикадзе и еще 5 экспериментов военных США

Если вы думаете, что у военных туговато с фантазией, то вы сильно заблуждаетесь

Популярная механика
Почему насилия в жизни становится меньше, а на экране — больше, и почему миллениалы нравственнее бебибумеров Почему насилия в жизни становится меньше, а на экране — больше, и почему миллениалы нравственнее бебибумеров

Отрывок из книги Стивена Пинкера «Лучшее в нас»

Inc.
И это верная примета! И это верная примета!

Когда в Европе начинается самое волшебное время?

Добрые советы
Отрывок из книги «Зачем мы стареем» Отрывок из книги «Зачем мы стареем»

Отрывок из книги «Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость»

СНОБ
Глицин сформировался в условиях темного межзвездного облака Глицин сформировался в условиях темного межзвездного облака

Это говорит о более широкой распространенности данной аминокислоты во вселенной

N+1
Как проснуться без отеков — 5 незаметных вещей, которые делают лицо одутловатым Как проснуться без отеков — 5 незаметных вещей, которые делают лицо одутловатым

Надоело просыпаться с отеками и ждать до вечера, пока они разойдутся?

Cosmopolitan
Холодный расчет Холодный расчет

Как скорректировать рацион в холода, чтобы не набрать вес?

Лиза
Как реагировать на оскорбления в Интернете достойно и по-мужски Как реагировать на оскорбления в Интернете достойно и по-мужски

Что делать, если кто-то там в Интернете как-то не так тебя обозвал

Maxim
Второй пол Второй пол

Феминистская классика о том, как из женщины сделали «другой» пол

kiozk originals
Куклы не для игры Куклы не для игры

В традиционном народном творчестве заключены целительные возможности

Psychologies
На глазок не верь, на весах проверь На глазок не верь, на весах проверь

Как наладить отношения с весами?

Худеем правильно
Эксклюзив Cosmo: Дима Билан об экологии, трендах и новом альбоме Эксклюзив Cosmo: Дима Билан об экологии, трендах и новом альбоме

О чем мечтает и чем живет Дима Билан сегодня

Cosmopolitan
Физики объяснили появление параллельных бороздок на известняковых склонах Физики объяснили появление параллельных бороздок на известняковых склонах

Физики установили, как образуются желобковые карры

N+1
Юля говорит: Юлия Ахмедова Юля говорит: Юлия Ахмедова

Чудо-женщина российского стендапа Юлия Ахмедова шутит о самых серьезных вещах

Glamour
«Государственная машина учит мыслить правильно»: выходит в прокат фильм-лауреат Венеции «Дорогие товарищи!» Кончаловского «Государственная машина учит мыслить правильно»: выходит в прокат фильм-лауреат Венеции «Дорогие товарищи!» Кончаловского

«Дорогие товарищи!» — актуальная история о протестах в Новочеркасске в 1962

Forbes
Моя терапия: «Я пообещала маме и себе, что буду счастливой» Моя терапия: «Я пообещала маме и себе, что буду счастливой»

Когда мир рушится и все против нас, очень сложно найти опору в себе

Psychologies
35 лет ОС Windows: как выглядела самая первая версия ОС 35 лет ОС Windows: как выглядела самая первая версия ОС

Как пользовались Windows до того, как это стало модным

Maxim
«Я сделала своего мужа миллионером» «Я сделала своего мужа миллионером»

Популярный блогер Яна Sims рассказала, как вдохновить своего мужчину

OK!
Одежда из 90-х которая была модной, потом стала стыдной, а теперь опять стала модной Одежда из 90-х которая была модной, потом стала стыдной, а теперь опять стала модной

Что бы там ни говорили о том, что 90-е прошли.

Maxim
Курсы для беременных: как выбрать школу для будущих мам? Курсы для беременных: как выбрать школу для будущих мам?

Врачи-гинекологи рекомендуют будущим мамам посещать курсы для беременных

9 месяцев
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
«У меня есть внутренний страх привязаться к деньгам»: правила потребления сооснователя Grow Food Даниэля Гальпера «У меня есть внутренний страх привязаться к деньгам»: правила потребления сооснователя Grow Food Даниэля Гальпера

Сооснователь и CEO Grow Food Даниэль Гальпер: как он не копит деньги как хомяк

Forbes
Как одна исповедь изничтожила акциониста Павленского. И почему для гражданского общества это пшик Как одна исповедь изничтожила акциониста Павленского. И почему для гражданского общества это пшик

Бывшая жена Павленского выпустила книгу о своих отношениях с художником

СНОБ
7 отличий здоровых отношений от невротичных 7 отличий здоровых отношений от невротичных

Что может мешать двух взрослым людям построить гармоничный союз?

Psychologies
Открыть в приложении