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

Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль

Почему может развиться хроническая боль на фоне снижения массы тела

N+1
Забиваем гвоздь в труднодоступном месте и решаем другие задачи Забиваем гвоздь в труднодоступном месте и решаем другие задачи

Лайфхаки для решения бытовых и строительных задач

Популярная механика
Собраться с духами: чем японские и китайские сказки отличаются от европейских? Собраться с духами: чем японские и китайские сказки отличаются от европейских?

Что собой представляет фольклор Азии и как он отражается в современной культуре?

Правила жизни
Из нуклеотидных последовательностей сделали генератор истинно случайных чисел Из нуклеотидных последовательностей сделали генератор истинно случайных чисел

Ученые разработали генератор случайных чисел на основе ДНК

N+1
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
“Я бегаю за мужчинами, но они все равно уходят” “Я бегаю за мужчинами, но они все равно уходят”

Надежда старается быть удобной для партнеров, но они не ценят ее усилий, почему?

Psychologies
«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
Януш Леон Вишневский: Нельзя войти в одну и ту же эмоциональную реку дважды Януш Леон Вишневский: Нельзя войти в одну и ту же эмоциональную реку дважды

Интервью с Янушем Леоном Вишневским

СНОБ
Катализатор двойного действия превратит отработанное масло в биодизель Катализатор двойного действия превратит отработанное масло в биодизель

Химики научились получать биодизельное топливо из загрязненного масла

N+1
Индивидуально подобранная стимуляция помогла улучшить речь после инсульта Индивидуально подобранная стимуляция помогла улучшить речь после инсульта

Ученые опробовали транскраниальную микрополяризацию на пациентах с афазией

N+1
Как Окинава стала островом с самым высоким в мире процентом долгожителей Как Окинава стала островом с самым высоким в мире процентом долгожителей

Окинава — эта не та привычная нам всем Япония

Maxim
5 городов, в которых проще умереть, чем жить 5 городов, в которых проще умереть, чем жить

После этой статьи ты перестанешь жаловаться на пробки и смог в твоем районе

Maxim
Здоровый мазохизм: в чем его польза Здоровый мазохизм: в чем его польза

Мазохизм — очень важный механизм для получения удовольствия

Psychologies
«В общении рождается энергия» «В общении рождается энергия»

Ольга Сыроватская — об амбициозных планах и любви к жизни

OK!
Клиенты-целовашки и волшебный пендель. Кому и как правильно задавать вопросы, чтобы стать лучше Клиенты-целовашки и волшебный пендель. Кому и как правильно задавать вопросы, чтобы стать лучше

Отрывок из книги «Энергия клиента. Как окупается человеческий подход в бизнесе»

Inc.
Твое дело — труба! Твое дело — труба!

Чистая вода для дома: выбираем эффективный и доступный фильтр

Лиза
Жестокая расплата за отказ: как советские режиссеры ломали судьбы актрисам Жестокая расплата за отказ: как советские режиссеры ломали судьбы актрисам

Эти советские актрисы решились сказать режиссеру «нет» — и жестоко поплатились

Cosmopolitan

Комедия "Кавказская пленница прославила своих героев

Cosmopolitan
«Взаперти»: фильм от режиссера «Поиска» о деструктивной материнской любви «Взаперти»: фильм от режиссера «Поиска» о деструктивной материнской любви

Рецензия на фильм «Взаперти», вторую работу Аниша Чаганти («Поиск»)

Forbes
«Хаммер» вернулся после 11-летнего отсутствия «Хаммер» вернулся после 11-летнего отсутствия

Главный мачо автомобильного рынка снова в деле

Maxim
«Традиции меценатов благополучно продолжаются»: директор Пушкинского музея Марина Лошак — о запрете выставок, финансовом кризисе и жизни после локдауна «Традиции меценатов благополучно продолжаются»: директор Пушкинского музея Марина Лошак — о запрете выставок, финансовом кризисе и жизни после локдауна

Интервью с директором ГМИИ им. Пушкина Мариной Лошак

Forbes
Как студент Физтеха попал в инвестфонд и получил право распоряжаться миллиардами рублей Как студент Физтеха попал в инвестфонд и получил право распоряжаться миллиардами рублей

История успеха управляющего партнера «ТилТех Капитала» Андрея Кобякова

Forbes
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
«Давайте их куда-нибудь сдадим». Неожиданные итоги родительского опроса «Давайте их куда-нибудь сдадим». Неожиданные итоги родительского опроса

Касательно подростков мнение родителей единодушно — всех в интернат!

СНОБ
Из развалюхи в особняк: дома знаменитостей до начала карьеры и после Из развалюхи в особняк: дома знаменитостей до начала карьеры и после

Дома, в которых звезды жили до славы, и те, в которых они живут сейчас

Cosmopolitan

Знакомимся поближе с актером, который может сыграть Гриндевальда

Cosmopolitan
Деньги и мы: что влияет на наши отношения? Деньги и мы: что влияет на наши отношения?

Как складываются ваши отношения с деньгами и можно ли их изменить?

Psychologies
6 вещей в твоем базовом гардеробе, которые давно пора обновить 6 вещей в твоем базовом гардеробе, которые давно пора обновить

Предлагаем тебе перебрать вещи в шкафу!

Cosmopolitan
Неординарный Неординарный

Итальянский шеф Антонио Фреза вышел из матрицы как Нео

Собака.ru
В поляризации реликтового излучения нашли следы нарушения четности В поляризации реликтового излучения нашли следы нарушения четности

Что указывает на взаимодействие реликтовых фотонов с темной материей

N+1
Открыть в приложении