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

«Слон во Вселенной. 100 лет в поисках темной материи» «Слон во Вселенной. 100 лет в поисках темной материи»

Как дисковые галактики сохраняют устойчивость

N+1
Экономика на высоких технологиях Экономика на высоких технологиях

Развитие ИТ-индустрии в Москвоской области стимулируется дополнительно

РБК
Как в соборе Святого Маврикия впервые сфотографировали скрытые фрески Средневековья Как в соборе Святого Маврикия впервые сфотографировали скрытые фрески Средневековья

Скрытые от глаз на протяжении столетий средневековые фрески собора в городе Анже

ТехИнсайдер
Игры разума Игры разума

Главная особенность этой квартиры — ванная комната, объединённая со спальней

SALON-Interior
Почему в жару отекают ноги и как снять отек Почему в жару отекают ноги и как снять отек

В чем причины отеков лодыжек и стоп в жару

РБК
Две тонны тротила: все о пользе взрывов Две тонны тротила: все о пользе взрывов

Для взрывников две тонны тротилла – это «пшик»

Популярная механика
Почему телефон быстро разряжается и как это исправить: 5 советов Почему телефон быстро разряжается и как это исправить: 5 советов

Разбираемся, что делать, если телефон быстро разряжается

CHIP
Нужна ли организму чистка? Нужна ли организму чистка?

Всегда ли детоксикация приносит организму пользу?

Добрые советы
Кокаиновый роман: почему распалась скандальная пара Джонни Деппа и Кейт Мосс Кокаиновый роман: почему распалась скандальная пара Джонни Деппа и Кейт Мосс

Рассказываем, почему распалась самая эпатажная звездная пара 90-х

Cosmopolitan
«Уродливая Вселенная: как поиски красоты заводят физиков в тупик» «Уродливая Вселенная: как поиски красоты заводят физиков в тупик»

Отрывок из книги Сабины Хоссенфельдер о том, как красота направляет исследования

N+1
Все о звездах сериала «Ход королевы»: личная жизнь и истории успеха Все о звездах сериала «Ход королевы»: личная жизнь и истории успеха

Чем известен блестящий состав мини-сериала «Ход королевы»

Cosmopolitan
Куклы в инвалидной коляске и со слуховым аппаратом: игрушки с особенностями Куклы в инвалидной коляске и со слуховым аппаратом: игрушки с особенностями

Инклюзия наконец дошла и до мира игрушек

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

Что же такое счастье с научной точки зрения?

Psychologies
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
«Есть в России национальный продукт, называется шаурма»: как основатель «Додо Пицца» планирует завоевать рынок донеров и кофе «Есть в России национальный продукт, называется шаурма»: как основатель «Додо Пицца» планирует завоевать рынок донеров и кофе

Основатель «Додо Пицца» о том, как он будет бороться с плохой репутацией шаурмы

Forbes
Танцевала перед Scorpions: как Екатерина Шпица стала актрисой Танцевала перед Scorpions: как Екатерина Шпица стала актрисой

10 неожиданных фактов об актрисе Екатерине Шпице

Cosmopolitan
Пришла в чувство Пришла в чувство

Актриса Юлия Персильд рассказала, что делать с внезапно нахлынувшим чувством

Grazia
Мы с вами давно знакомы Мы с вами давно знакомы

Саксония – самый восточный регион Германии – всегда привлекала русских туристов

Лиза
«Ум в движении: Как действие формирует мысль» «Ум в движении: Как действие формирует мысль»

Отрывок из книги когнитивного психолога Барбары Тверски «Ум в движении»

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
«Титаник» XII века: кораблекрушение, изменившее историю «Титаник» XII века: кораблекрушение, изменившее историю

900 лет назад произошло кораблекрушение «Белого корабля».

Maxim
Где снимали сериал «Убивая Еву» Где снимали сериал «Убивая Еву»

Герои британского триллера побывали в самых разных уголках Европы

GQ
От 30 до 100: модели, добившиеся успеха в зрелом возрасте От 30 до 100: модели, добившиеся успеха в зрелом возрасте

Пять моделей, которые доказали: начинать никогда не поздно!

Cosmopolitan
Бизнес, которому не страшен кризис: как тесть и зять стали миллиардерами благодаря свалкам битых машин Бизнес, которому не страшен кризис: как тесть и зять стали миллиардерами благодаря свалкам битых машин

Владельцы свалок аварийных машин из Далласа создали идеальную бизнес-модель

Forbes
Почему Россия проиграла президентские выборы в Молдавии Почему Россия проиграла президентские выборы в Молдавии

Россия потерпела очередное за 2020 год поражение на постсоветском пространстве

СНОБ
Современный альфонс: как не попасться на удочку Современный альфонс: как не попасться на удочку

Что делать, чтобы уберечься от альфонса?

Cosmopolitan
Приключения иностранцев в России Приключения иностранцев в России

Иностранцы вспоминают, как 30 лет назад оказались в новом государстве — России

GQ
Длительные романы и ни одной свадьбы: подробности личной жизни Натальи Рудовой Длительные романы и ни одной свадьбы: подробности личной жизни Натальи Рудовой

10 фактов о Наталье Рудовой

Cosmopolitan
Правила жизни Натальи Бонк Правила жизни Натальи Бонк

Правила жизни лингвиста и педагога Натальи Бонк

Esquire
И это верная примета! И это верная примета!

Когда в Европе начинается самое волшебное время?

Добрые советы
Открыть в приложении