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

Шимпанзе заразились зевотой от головы андроида Шимпанзе заразились зевотой от головы андроида

Шимпанзе способны заразиться зевотой от зевающей головы человекоподобного робота

N+1
Тайна «плохиша»: почему мы любим отрицательных героев? Тайна «плохиша»: почему мы любим отрицательных героев?

Психолог объясняет, в чем секрет притягательности отрицательных героев

Psychologies
Кто такая пикми: разбираем феномен пикми-герл с психологами Кто такая пикми: разбираем феномен пикми-герл с психологами

Что стоит за пикми-поведением?

РБК
SpaceX вновь доставила на МКС астронавтов на корабле Crew Dragon. В чем его уникальность SpaceX вновь доставила на МКС астронавтов на корабле Crew Dragon. В чем его уникальность

Большой скачок для США в сторону от российских ракет

Maxim
Недобрососедские отношения: как зумеры обесценили мечту миллениалов и что из этого получилось Недобрососедские отношения: как зумеры обесценили мечту миллениалов и что из этого получилось

Почему зумерам и миллениалами так сложно взаимодействовать друг с другом?

Правила жизни
7 российских страшилок, популярных на Западе 7 российских страшилок, популярных на Западе

А мы еще удивляемся, почему русских так боятся

Maxim
Последний фильм Михаила Ефремова Последний фильм Михаила Ефремова

Фильм «Картонная пристань» — пророческий для всей российской грядущей реальности

СНОБ
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
Музыкант 2020 года: Моргенштерн Музыкант 2020 года: Моргенштерн

Моргенштерн — автор самых популярных и самых неразборчивых треков в 2020 году

GQ
Юрий Тарасов. Бабочки на снегу Юрий Тарасов. Бабочки на снегу

Актер Юрий Тарасов: «Честно говоря, устал от ограниченности выбора»

Караван историй
IPO по-казахски: как финтех-стартап Kaspi балансирует между лондонской биржей и приближенными Назарбаева IPO по-казахски: как финтех-стартап Kaspi балансирует между лондонской биржей и приближенными Назарбаева

Kaspi ― не обычный технологический стартап под руководством инноваторов

Forbes
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
Вот так встреча Вот так встреча

Долгие новогодние каникулы дают шанс поупражняться в искусстве принимать гостей

AD
Отказалась от сотрудничества с КГБ и еще 9 фактов о Людмиле Гурченко Отказалась от сотрудничества с КГБ и еще 9 фактов о Людмиле Гурченко

Имя Людмилы Гурченко известно всем россиянам, и это неудивительно

Cosmopolitan
Нонконформист, космополит, мечтатель: вспоминаем творчество Бернардо Бертолуччи Нонконформист, космополит, мечтатель: вспоминаем творчество Бернардо Бертолуччи

Вспоминаем самые важные фильмы и сюжеты Бернардо Бертолуччи

Esquire
Если хочешь быть здоров Если хочешь быть здоров

Полезные подсказки: обустраиваем спортивный уголок для всей семьи в квартире

Лиза
Адвокат дьяволов Адвокат дьяволов

История адвоката, спасавшего диктаторов и тиранов

GQ
8 поразительных фактов о «Фердинанде» — самой грозной самоходке Второй мировой 8 поразительных фактов о «Фердинанде» — самой грозной самоходке Второй мировой

Пробить этого гиганта в лоб не мог никто

Maxim
Обратный отсчет Обратный отсчет

Выглядеть молодо по силам каждой!

Лиза
Парное интервью: Сюзанна и Мальбэк — о пути художника, репутационных рисках и призвании Парное интервью: Сюзанна и Мальбэк — о пути художника, репутационных рисках и призвании

Сюзанна и Мальбэк рассказывают о музыке, творчестве и пути художника

Esquire
Чтобы мечты сбывались Чтобы мечты сбывались

Чтобы изменить жизнь, нужно правильно ставить цели и формулировать желания

Добрые советы
Союз спасения Союз спасения

Молодые герои и героини филантропии и социального бизнеса — о своих проектах

Vogue
Плащ «казак» мушкетёров короля Плащ «казак» мушкетёров короля

Одежда, по которой мы узнаём королевских мушкетёров в фильмах

Дилетант
Моя терапия: «Было проще с ним согласиться, чем слушать крики» Моя терапия: «Было проще с ним согласиться, чем слушать крики»

История о том, как работа с психотерапевтом спасла женщину от абьюза

Psychologies
Мыльная опера королевского ранга: рассказываем о четвертом сезоне Мыльная опера королевского ранга: рассказываем о четвертом сезоне

Четвертый сезон «Короны» — 1980, Маргарет Тэтчер и принцесса Уэльская Диана

Esquire
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
“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
«Счастье — когда тебя понимают»: так ли это? «Счастье — когда тебя понимают»: так ли это?

Что же такое счастье с научной точки зрения?

Psychologies
В онлайне с головой: как изоляция образования стала угрозой и возможностью одновременно В онлайне с головой: как изоляция образования стала угрозой и возможностью одновременно

Какие шансы и возможности открылись для студентов в эру онлайн-образования?

Forbes
9 неприятных привычек тех, кто нас так раздражает 9 неприятных привычек тех, кто нас так раздражает

Объясняем, почему некоторые черты людей вызывают у нас сильное раздражение

Psychologies
Открыть в приложении