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

В Гераклее Синтике нашли шесть жертв древнего землетрясения В Гераклее Синтике нашли шесть жертв древнего землетрясения

Археологи обнаружили в Гераклее Синтике останки погибших во время землетрясения

N+1
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
«Год Черной Обезьяны»: семейная сага о первых постсоветских десятилетиях «Год Черной Обезьяны»: семейная сага о первых постсоветских десятилетиях

Отрывок из романа-размышления о том, как прошлое определяет будущее

Forbes
Правила жизни Эльдара Рязанова Правила жизни Эльдара Рязанова

Главные высказывания Эльдара Рязанова о жизни и кино

Esquire
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Метель времени: сериал «Перевал Дятлова» как выдающийся экскурс в советское прошлое Метель времени: сериал «Перевал Дятлова» как выдающийся экскурс в советское прошлое

Что сокрыто в сюжете сериала «Перевала Дятлова»

Esquire
7 секретов счастливой жизни от автора «Секс в большом городе» 7 секретов счастливой жизни от автора «Секс в большом городе»

Кэндес Бушнелл делится правилами своего успеха

Cosmopolitan
Как диагностировать и лечить боковой амиотрофический склероз Как диагностировать и лечить боковой амиотрофический склероз

Каждые 90 минут в мире диагностируют БАС

РБК
7 брендов General Motors, которых больше не существует 7 брендов General Motors, которых больше не существует

Вспоминаем, какими марками владела GM раньше: часть 1

Популярная механика
Смерть в летнюю ночь: памяти Оливии де Хэвилленд Смерть в летнюю ночь: памяти Оливии де Хэвилленд

Кто такая Оливия де Хэвилленд в народной памяти?

Школа Masters
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
«Дело жизни – печь!» «Дело жизни – печь!»

Что влияет на калорийность десерта и в чем секрет маложирного крема

Худеем правильно
Подземный мамонт и еще 7 загадочных существ, в которых верят криптозоологи Подземный мамонт и еще 7 загадочных существ, в которых верят криптозоологи

Есть такая почти наука — криптозоология

Maxim
Посланник дьявола? 7 Посланник дьявола? 7

Моргенштерн – «Антигерой нашего времени»

Cosmopolitan
Рождение супердержавы Рождение супердержавы

Всего за сто лет Литва стала крупнейшим государством Европы

Дилетант
Правила жизни Мэттью Макконахи Правила жизни Мэттью Макконахи

Правила жизни актера Мэттью Макконахи

Esquire
Ананасы в шампанском — это пульс вечеров! Ананасы в шампанском — это пульс вечеров!

О литературном и гастрономическом вкусе Серебряного века

Наука и жизнь
В Мьянме открыли новый вид обезьян. Он уже под угрозой исчезновения В Мьянме открыли новый вид обезьян. Он уже под угрозой исчезновения

Численность нового вида составляет всего 199-259 особей

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
«Эпоха крайностей» «Эпоха крайностей»

XX век был, пожалуй самым стремительным столетием в мировой истории

N+1
Гудбай, Америка: 10 фактов о Христофоре Колумбе, которых вы не знали Гудбай, Америка: 10 фактов о Христофоре Колумбе, которых вы не знали

Все самые интересные факты о Христофоре Колумбе в нашей подборке

Популярная механика
Заха Хадид. Гостья из будущего Заха Хадид. Гостья из будущего

«Любой ее проект — невиданная новость, и каждый — отважнее предыдущего»

Караван историй
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
«Совместимость. Как контролировать искусственный интеллект» «Совместимость. Как контролировать искусственный интеллект»

Отрывок из книги Стюарта Рассела об искусственном интеллекте

N+1
Невыносимый красавчик: почему с Беном Аффлеком не уживается ни одна женщина Невыносимый красавчик: почему с Беном Аффлеком не уживается ни одна женщина

Почему Бена Аффлека бросали все его девушки

Cosmopolitan
Где были твои глаза? Где были твои глаза?

Поучительнейшая история из частной практики чужой личной жизни

Tatler
Второй пол Второй пол

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

kiozk originals
«Это не каннибализм, это просто поедание себя»: ученые и дизайнеры создали стейк, выращенный из клеток человека «Это не каннибализм, это просто поедание себя»: ученые и дизайнеры создали стейк, выращенный из клеток человека

Стейк-уроборос создается из просроченной плазмы крови, собранных из полости рта

Esquire
Первопроходец: Маргарита Ковальчук Первопроходец: Маргарита Ковальчук

Маргарита Ковальчук стала первой российской профессиональной киберспортсменкой

Glamour
Арсений Коган Арсений Коган

Он создал сервис, который позволяет легко переводить слова из печатных книг

Собака.ru
Открыть в приложении