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

Химики воспроизвели межзвездный синтез всех молекул цикла Кребса Химики воспроизвели межзвездный синтез всех молекул цикла Кребса

Химики в лаборатории синтезировали весь набор карбоновых кислот из цикла Кребса

N+1
Игры на Андроид с сюжетом: топ-7 Игры на Андроид с сюжетом: топ-7

Топ игр для Андроид с сюжетом, среди которых также бесплатные приложения

CHIP
Неудачник, который победил: как Вертинский преодолел поэзию, эпоху и свою судьбу Неудачник, который победил: как Вертинский преодолел поэзию, эпоху и свою судьбу

Как Вертинский прожил несколько жизней и предвосхитил куртуазных маньеристов

СНОБ
Как накопить миллион Как накопить миллион

Планируешь крупную покупку? Учись откладывать деньги

Лиза
50 лет исследований показали: эти 4 ошибки разрушают брак 50 лет исследований показали: эти 4 ошибки разрушают брак

Четыре стратегии общения, которые могут привести к расставаниям и разводам

Inc.
Как планировать свой день: 6 простых шагов к контролю над своим временем Как планировать свой день: 6 простых шагов к контролю над своим временем

Полезные советы, как все успевать и правильно расставлять задачи

Playboy
«Яндекс» раскрыл 38 принципов, которых придерживается в работе «Яндекс» раскрыл 38 принципов, которых придерживается в работе

«Яндекс» сформулировал 38 принципов, которым следуют их сотрудники в работе

Inc.
Как носить пальто поверх теплой одежды и небрежно повязывать шарф — учимся у Венсана Касселя Как носить пальто поверх теплой одежды и небрежно повязывать шарф — учимся у Венсана Касселя

Венсан Кассель — мастер непринужденных, расслабленных, даже небрежных образов

Esquire
Влететь в стену на полном ходу: как венчурные инвестиции могут навредить вашему бизнесу Влететь в стену на полном ходу: как венчурные инвестиции могут навредить вашему бизнесу

Если и запускать стартап, то обязательно на венчурные деньги

Forbes
Маркетинг 3.0 Маркетинг 3.0

От продуктов к потребителям и далее – к человеческой душе

kiozk originals
«Александра Трусова. Девочка, победившая гравитацию» – книга о феномене фигурного катания «Александра Трусова. Девочка, победившая гравитацию» – книга о феномене фигурного катания

Книга про падения, четверные прыжки и встречу с Ириной Родниной

GQ
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
«Большой спорт – это не про здоровье», – интервью с главным хореографом Этери Тутберидзе «Большой спорт – это не про здоровье», – интервью с главным хореографом Этери Тутберидзе

Тренер Этери Тутберидзе о фигурном катании, спортсменах и детях

GQ
«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
Лиза против всех: интервью с русской Тоней Хардинг – Елизаветой Туктамышевой Лиза против всех: интервью с русской Тоней Хардинг – Елизаветой Туктамышевой

Чемпионка мира о четверных прыжках, работе с психологом и запуске линии одежды

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

Твоя комната — твои правила

Playboy
Не только архитектор Не только архитектор

Чем увлекались русские архитекторы прошлых веков, помимо возведения зданий?

Культура.РФ
О чем говорят наши фантазии О чем говорят наши фантазии

Сегодня стремление быть осознанным распространяется и на сексуальную жизнь

СНОБ
34 фирмы вместо одной: чем закончилось разделение нефтяного бизнеса Рокфеллера после 30 лет монополии 34 фирмы вместо одной: чем закончилось разделение нефтяного бизнеса Рокфеллера после 30 лет монополии

«Дочки» компании Рокфеллера лидируют на рынке нефти до сих пор

VC.RU
Экстремальное вождение: 6 главных трюков с пошаговыми инструкциями и видеопримерами Экстремальное вождение: 6 главных трюков с пошаговыми инструкциями и видеопримерами

Научись делать автомобильные трюки, которые видел в кино

Maxim
Купить нельзя планировать: как пережить «черную пятницу» и не разориться Купить нельзя планировать: как пережить «черную пятницу» и не разориться

Как противостоять соблазну купить очередную вещь, которая окажется ненужной?

Psychologies
Материнское выгорание: личная история и 10 шагов для его профилактики Материнское выгорание: личная история и 10 шагов для его профилактики

Как справиться с материнским выгоранием

Psychologies
Флирт с другими за спиной партнера — это измена? Флирт с другими за спиной партнера — это измена?

Где начинается эмоциональная неверность и как она влияет на наш союз?

Psychologies
Кубок Карьяла – турнир, который сборная России по хоккею запомнит надолго Кубок Карьяла – турнир, который сборная России по хоккею запомнит надолго

Почему победа в товарищеском турнире вдруг стала триумфом сборной России в 2020

GQ
5 мифов про космос, в которые мы верим из-за фантастических фильмов 5 мифов про космос, в которые мы верим из-за фантастических фильмов

Какие мифы про космос распространялись благодаря режиссерам

Maxim
Преемница Мураками: что нужно знать о японской писательнице Ёко Огаве и ее романе «Полиция памяти» — эссе переводчика и востоковеда Дмитрия Коваленина Преемница Мураками: что нужно знать о японской писательнице Ёко Огаве и ее романе «Полиция памяти» — эссе переводчика и востоковеда Дмитрия Коваленина

Переводчик Дмитрий Коваленин рассуждает о творчестве писательницы Ёко Огавы

Esquire
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
10 президентских фактов о Джо Байдене 10 президентских фактов о Джо Байдене

Кто такой Джо Байден и чем знаменит?

Maxim
Игорь Пальчицкий. Дотянуться до звезды Игорь Пальчицкий. Дотянуться до звезды

Двадцатого ноября Майе Плисецкой исполнилось бы девяносто пять лет

Караван историй
Ингибиторы эндоманнозидазы подавили репликацию вирусов Ингибиторы эндоманнозидазы подавили репликацию вирусов

Эти ингибиторы мешают сборке вирусных частиц

N+1
Открыть в приложении