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

Ингибитор тирозинкиназы помог при хронической крапивнице в третьей фазе испытаний Ингибитор тирозинкиназы помог при хронической крапивнице в третьей фазе испытаний

Ученые сообщили об успехе испытаний ремибрутиниба при хронической крапивнице

N+1
Что это, доктор? Что это, доктор?

Как ищут новые органы в теле человека — и что находят вместо них

N+1
«История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие» «История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие»

Кто разрешил спор о природе лавы

N+1
Ученые, ставшие фантастами: Ларри Нивен и Тимоти Зан Ученые, ставшие фантастами: Ларри Нивен и Тимоти Зан

Эти ученые со временем полностью отошли от науки и посвятили себя литературе

Популярная механика
«А как же шарики?!» Человечество исчерпает запасы гелия быстрее, чем нефти или газа – но есть выход «А как же шарики?!» Человечество исчерпает запасы гелия быстрее, чем нефти или газа – но есть выход

Поставщики начали отказывать в поставках гелия даже научным лабораториям

ТехИнсайдер
Любовь на миллиард: жены — настоящие и бывшие — 10 богатейших мужчин России Любовь на миллиард: жены — настоящие и бывшие — 10 богатейших мужчин России

Кого любят, кому изменяют и от кого уходят самые богатые мужчины страны?

Cosmopolitan
Пора ли разочаровываться в выборах в США Пора ли разочаровываться в выборах в США

Раскол в обществе — это то, с чем может столкнуться не только Белоруссия

СНОБ
«Искусство не терпит трафаретов» «Искусство не терпит трафаретов»

История жизни Ильи Репина в его картинах

Культура.РФ
«Современное искусство вместо наркотиков для расширения сознания»: что и зачем покупают российские коллекционеры «Современное искусство вместо наркотиков для расширения сознания»: что и зачем покупают российские коллекционеры

Почему художник должен страдать и зачем покупать целую выставку

Forbes
Отрывок из книги «Зачем мы стареем» Отрывок из книги «Зачем мы стареем»

Отрывок из книги «Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость»

СНОБ
Как Путин, Лавров и Шойгу проиграли войну в Карабахе Как Путин, Лавров и Шойгу проиграли войну в Карабахе

Москва окончательно потеряла влияние на постсоветском пространстве

СНОБ
5 самых страшных космических происшествий 5 самых страшных космических происшествий

Космос осваивают силами лучших ученых, но катастрофы все равно случаются

Maxim
Встречай! Встречай!

Новогодний календарь от Cosmo с идеями на каждый день декабря

Cosmopolitan
«Я таскала Данилу в сумке»: Надежда Бабкина рассказала о воспитании сына «Я таскала Данилу в сумке»: Надежда Бабкина рассказала о воспитании сына

Надежда Бабкина рассказала о непростом воспитании сына Данилы

Cosmopolitan
Как оценить стоимость стартапа. Ультимативное руководство для фаундера Как оценить стоимость стартапа. Ультимативное руководство для фаундера

Мир венчурных инвестиций особенно загадочен в части оценки стоимости стартапов

Inc.
Лик Луны. Отрывок из книги Оливера Мортона Лик Луны. Отрывок из книги Оливера Мортона

Глава из книги Оливера Мортона «Луна. История будущего»

СНОБ
5 жутких морских катастроф, о которых вы могли не знать 5 жутких морских катастроф, о которых вы могли не знать

Самые страшные кораблекрушения

Популярная механика
Почему мясо нельзя с хлебом, а кофе с молоком, или Что мешает усвоению питательных веществ? Почему мясо нельзя с хлебом, а кофе с молоком, или Что мешает усвоению питательных веществ?

Как избежать дефицитных состояний будущей маме?

9 месяцев
Как исправить неудачный татуаж — рассказывает мастер перманентного макияжа Как исправить неудачный татуаж — рассказывает мастер перманентного макияжа

Неудачный перманент — это неприятно, но исправимо. Рассказываем, как

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
10 эффектных сцен, незаслуженно вырезанных из фильмов 10 эффектных сцен, незаслуженно вырезанных из фильмов

Важные сцены, которые были отправлены в корзину, хотя они помогают понять сюжет

РБК
Мужчина и его собаки: Джо Байден и его немецкие овчарки Чемп и Мейджор Мужчина и его собаки: Джо Байден и его немецкие овчарки Чемп и Мейджор

Если вам нужен друг в Вашингтоне, заведите собаку

Esquire
Бинокулярный радар помог беспилотному автомобилю четко видеть сквозь туман Бинокулярный радар помог беспилотному автомобилю четко видеть сквозь туман

Машинное обучение позволило точно определить габариты встречных машин

N+1
Концентрация витамина D во время беременности повлияла на интеллект детей Концентрация витамина D во время беременности повлияла на интеллект детей

Увеличение концентрации витамина D на приводит к росту оценки интеллекта

N+1
Как относились друг к другу Бунин и Горький? Как относились друг к другу Бунин и Горький?

В отношениях Ивана Бунина и Максима Горького можно выделить три этапа

Культура.РФ
Тайная связь с Кубой Тайная связь с Кубой

История переговоров между Вашингтоном и Гаваной

kiozk originals
Безногие сцинки заново отрастили конечности ради выживания во влажном климате Безногие сцинки заново отрастили конечности ради выживания во влажном климате

Конечности помогают этим ящерицам бегать по поверхности и зарываться в почву

N+1
Как стать популярным в ТикТоке и хайпануть на трендах: 9 главных правил Как стать популярным в ТикТоке и хайпануть на трендах: 9 главных правил

Сейчас в ТикТок залетают практически все — от ветеранов шоу-бизнеса до политиков

Playboy
Поставь смайлик: в чем секрет неотразимой улыбки? Поставь смайлик: в чем секрет неотразимой улыбки?

В чем заключается природа улыбки, почему и в каких ситуациях мы улыбаемся?

Psychologies
Печень: чистить или любить? Печень: чистить или любить?

Расследование: как работает печень, как ее защитить и стоит ли чистить?

Здоровье
Открыть в приложении