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

Искусственный белок поменял конформацию в ответ на повышение концентрации ионов кальция Искусственный белок поменял конформацию в ответ на повышение концентрации ионов кальция

Как искусственный белок реагирует на повышение концентрации ионов кальция

N+1
10 необычайных фактов про отца-супергероя Стэна Ли 10 необычайных фактов про отца-супергероя Стэна Ли

10 фактов о великом авторе комиксов Стэне Ли

Maxim
ИИскусство: кому принадлежат авторские права на творчество нейросетей ИИскусство: кому принадлежат авторские права на творчество нейросетей

О деликатной природе авторского права в мире победившего ИИ

Forbes
Кондитерские премудрости: как правильно взбить сливки для торта Кондитерские премудрости: как правильно взбить сливки для торта

Взбивать сливки до нужной консистенции умеет далеко не каждая хозяйка

Cosmopolitan
Как повысить самооценку и обрести уверенность? 11 советов психолога Как повысить самооценку и обрести уверенность? 11 советов психолога

Заниженная самооценка мешает нам строить здоровые отношения и карьеру

Psychologies
Специальная номинация Man of The City by Johnnie: Илья Красильщик Специальная номинация Man of The City by Johnnie: Илья Красильщик

«Яндекс.Лавка» Ильи Красильщика стала ключевым продуктом нашего времени

GQ
«Бывает, что один заказ приносит месячный доход»: чем занимается и сколько зарабатывает частный промышленный альпинист «Бывает, что один заказ приносит месячный доход»: чем занимается и сколько зарабатывает частный промышленный альпинист

Промышленный альпинист рассказывает, как зарабатывает, работая самостоятельно

VC.RU
Можно ли восстановить мозг после инсульта и травмы? Интервью с ученым Можно ли восстановить мозг после инсульта и травмы? Интервью с ученым

Академик Штарк о нейротерапии, которая поможет восстановиться после инсульта

РБК
«Социально опасные дети» «Социально опасные дети»

Колония, в которой содержались «малолетние преступники»

Дилетант
Ветер перемен: как эмигрант с Украины заработал состояние в $1,5 млрд на «зеленой» энергетике в США Ветер перемен: как эмигрант с Украины заработал состояние в $1,5 млрд на «зеленой» энергетике в США

Польски эмигрировал в Америку из Киева с $500 в кармане и четырьмя чемоданами

Forbes
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
Системный подход Системный подход

Как правильно поддержать иммунитет в сезон простуд и вирусов

Grazia
Разрешите себе печалиться Разрешите себе печалиться

Относитесь к негативным переживаниям всерьез и не пытайтесь их подавлять

Psychologies
Мрачные тени: как избавиться от тяжелых воспоминаний о прошлом Мрачные тени: как избавиться от тяжелых воспоминаний о прошлом

Что делать, если прошлое мешает тебе жить

Cosmopolitan
Личная эффективность по-настоящему Личная эффективность по-настоящему

Как победить стресс и начать жить с удовольствием

СНОБ
Поимка «тихого убийцы» Поимка «тихого убийцы»

Нобелевская премия 2020 года присуждена за открытие вируса гепатита C

Наука и жизнь
Быть плохой девочкой: как найти ресурс в «нехороших» качествах Быть плохой девочкой: как найти ресурс в «нехороших» качествах

Качества, которые ценятся в ребенке, и качества взрослого очень отличаются

Psychologies
Ни единой соринки! Ни единой соринки!

Универсальный гид по наведению порядка

Лиза
4 ловушки на дороге, в которые может попасть каждый водитель 4 ловушки на дороге, в которые может попасть каждый водитель

Как водители попадают в неприятные истории на дороге?

РБК
Роман с киллером и бесконечные измены: 6 громких скандалов в королевской семье Роман с киллером и бесконечные измены: 6 громких скандалов в королевской семье

Вспомним скандалы, которые нанесли королевской семье серьезный урон

Cosmopolitan
Последние модели известных марок: как умирали ЗИЛ и Hudson Последние модели известных марок: как умирали ЗИЛ и Hudson

Какая машина последней сошла с конвейера «Хадсона», «Релианта», обычного ЗИЛа?

Популярная механика
Святой Франциск: аскет, создавший богатейший орден Святой Франциск: аскет, создавший богатейший орден

Кем был Франциск Ассизский, католический святой?

Дилетант
Ученые, ставшие фантастами: Стивен Эриксон и Адам Пшехшта Ученые, ставшие фантастами: Стивен Эриксон и Адам Пшехшта

Ученые Стивен Эриксон и Адам Пшехшта стали фантастами. Рассказываем о них

Популярная механика
Абрау-Дюрсо: путешествие со вкусом игристого Абрау-Дюрсо: путешествие со вкусом игристого

Путешествие в столицу российского шампанского – Абрау-Дюрсо!

Домашний Очаг
Лишний билетик Лишний билетик

Объясняем, как вернуть купленный билет и не потерять при этом деньги

Лиза
Элементарно Элементарно

Эта калифорнийская резиденция стала подлинным гимном естественности

SALON-Interior
40-летние у нас и за рубежом: сравниваем звезд-одногодок 40-летние у нас и за рубежом: сравниваем звезд-одногодок

Как выглядят российские и зарубежные звезды, которым исполнилось 40 лет

Cosmopolitan
7 книг для поддержания эмоциональной стабильности 7 книг для поддержания эмоциональной стабильности

Книги, которые помогут пережить испытания и продолжить идти вперед

РБК
Инопланетная жизнь глазами ученых: космический дарвинизм Инопланетная жизнь глазами ученых: космический дарвинизм

У биологов из Оксфорда есть своя концепция инопланетной жизни

Популярная механика
«Причина трагедии — нервный срыв». Что происходит в российской армии «Причина трагедии — нервный срыв». Что происходит в российской армии

Почему в российской армии из года в год происходят нападения на военнослужащих?

СНОБ
Открыть в приложении