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

Главными последствиями засух последних лет назвали голод и кризис гидроэнергетики Главными последствиями засух последних лет назвали голод и кризис гидроэнергетики

Какие ужасные вещи назвали главными последствиями засух

N+1
Куклы не для игры Куклы не для игры

В традиционном народном творчестве заключены целительные возможности

Psychologies
Марк Принс «Латинист». Фрагмент из романа Марк Принс «Латинист». Фрагмент из романа

Отрывок из переосмысления мифа о Дафне и Аполлоне от Марка Принса

СНОБ
10 советов, которые помогут вам сформировать здоровое отношение к технологиям 10 советов, которые помогут вам сформировать здоровое отношение к технологиям

Зои Астон укажет путь к разумным взаимоотношениям с экранами ваших устройств

GQ
Девушки и яйца: как стильные и вкусные завтраки приносят сотни миллионов Девушки и яйца: как стильные и вкусные завтраки приносят сотни миллионов

Как две девушки сделали бизнес на блюдах с яйцами?

Forbes
Моя терапия: «Я пообещала маме и себе, что буду счастливой» Моя терапия: «Я пообещала маме и себе, что буду счастливой»

Когда мир рушится и все против нас, очень сложно найти опору в себе

Psychologies
Пять вопросов педиатру Пять вопросов педиатру

Врач-педиатр, кандидат медицинских наук отвечает на вопросы о детском здоровье

9 месяцев

Накануне своего 80-летия сэр Патрик Стюарт рассказывает о своей жизни и карьере

Playboy
Школа женского здоровья Школа женского здоровья

6 правил, которые помогут тебе чувствовать себя по утрам бодрой и отдохнувшей

Cosmopolitan
«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
«Услуги концентрации»: как заработать на том, что учишь людей работать «Услуги концентрации»: как заработать на том, что учишь людей работать

Как Молли Сонстенг учит людей концентрации и максимально продуктивной работе

Forbes
Правила женственного образа: как не переборщить и выглядеть стильно Правила женственного образа: как не переборщить и выглядеть стильно

Анастасия Алексеенко рассматривает образы Джессики Симпсон и Розалин Санчес

Cosmopolitan
Антибиотики оказались опасны для младенцев Антибиотики оказались опасны для младенцев

Чем антибиотики опасны для детей

Популярная механика
5 глупых вещей, которые навсегда изменили наш мир 5 глупых вещей, которые навсегда изменили наш мир

Иногда какая-нибудь табуретка может сделать для истории больше, чем президент

Maxim
7 знаменитых мужчин, которые женились на своих секретаршах 7 знаменитых мужчин, которые женились на своих секретаршах

Почему мужчины, которые могут выбрать любую, выбирают ту, что поближе?

Maxim
Мозг, исцеляющий себя Мозг, исцеляющий себя

Реальные истории людей, которые победили болезни и преобразили свой мозг

kiozk originals
Прокачай себя! Тренировка c REBOOT LIVE # 6. Силовая тренировка ABS. Прокачай себя! Тренировка c REBOOT LIVE # 6. Силовая тренировка ABS.

Прощай, пивной живот! Здравствуйте, кубики!

Maxim
7 фактов о Стивене Хокинге, которых вы не знали 7 фактов о Стивене Хокинге, которых вы не знали

Стивен Хокинг писал детские книги и был дерзким водителем инвалидной коляски

Популярная механика
Приключения иностранцев в России Приключения иностранцев в России

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

GQ
Древесину превратили в гибкий светящийся материал Древесину превратили в гибкий светящийся материал

Ученые превратили древесину в люминесцентный материал

N+1
Первый слой: как правильно выбрать термобелье и как за ним ухаживать Первый слой: как правильно выбрать термобелье и как за ним ухаживать

Термобелье может существенно улучшить вашу жизнь с наступлением холодов

Esquire
В России запустился новый хедхантинговый сервис В России запустился новый хедхантинговый сервис

О трудностях поиска работы для высокооплачиваемых сотрудников

СНОБ
Жизнь в космосе скрывают подледные океаны: цивилизации глубин Жизнь в космосе скрывают подледные океаны: цивилизации глубин

Разумные формы жизни на других планетах могут обитать в подледных океанах

Популярная механика
Правила жизни Гаспара Ноэ Правила жизни Гаспара Ноэ

Правила жизни французского режиссера Гаспара Ноэ

Esquire
9 версий о том, кем был Человек в железной маске 9 версий о том, кем был Человек в железной маске

19 ноября в Бастилии скончался один из самых загадочных заключенных в истории

Maxim
Забытый защитник Москвы Забытый защитник Москвы

В 1382 году оборону Москвы возглавил литовский князь, внук Ольгерда

Дилетант
Cadillac XT4. В борьбе за европейские ценности Cadillac XT4. В борьбе за европейские ценности

Cadillac довольно осторожно, но всё же переходит на новый для себя уровень

4x4 Club
Как исполнить мечту Как исполнить мечту

Пришла пора призвать на помощь карту желаний, психологию и магию

Домашний Очаг
Настоящий самодур! Настоящий самодур!

Как сработаться с неадекватным начальником?

Лиза
Юозас Будрайтис. Одинокий ковбой Юозас Будрайтис. Одинокий ковбой

«Тебя можно обвинить в бродяжничестве», — говорили мне в советские времена

Караван историй
Открыть в приложении