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

Силиконовая трубка с лекарством помогла бороться с раком мочевого пузыря изнутри Силиконовая трубка с лекарством помогла бороться с раком мочевого пузыря изнутри

Ка работает система доставки препарата для лечения рака мочевого пузыря

N+1
Правила жизни Эльдара Рязанова Правила жизни Эльдара Рязанова

Главные высказывания Эльдара Рязанова о жизни и кино

Esquire
Иммерсивность и телесность: тренды современной театральной сцены Иммерсивность и телесность: тренды современной театральной сцены

Сегодняшний театр представляет собой пространство постоянного поиска

Правила жизни
Физики объяснили появление параллельных бороздок на известняковых склонах Физики объяснили появление параллельных бороздок на известняковых склонах

Физики установили, как образуются желобковые карры

N+1
В режиме «не беспокоить»: что такое синдром цифровой усталости, чем он опасен и как с ним бороться В режиме «не беспокоить»: что такое синдром цифровой усталости, чем он опасен и как с ним бороться

Как зумеры столкнулись с выгоранием от бесконечного скроллинга социальных сетей

Правила жизни
«Никогда не принимайте важных решений, если в обсуждении не участвует женщина»: уроки от миллиардера Леонарда Лаудера «Никогда не принимайте важных решений, если в обсуждении не участвует женщина»: уроки от миллиардера Леонарда Лаудера

Отрывок из руководства для начинающих предпринимателей Леонарда Лаудера

Forbes
7 книг для поддержания эмоциональной стабильности 7 книг для поддержания эмоциональной стабильности

Книги, которые помогут пережить испытания и продолжить идти вперед

РБК
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
Одевает Цукерберга, запрещает перерабатывать и реставрирует города: история основателя бренда Brunello Cucinelli Одевает Цукерберга, запрещает перерабатывать и реставрирует города: история основателя бренда Brunello Cucinelli

Итальянский дизайнер заработал состояние в $1,4 млрд

VC.RU
Как исполнить мечту Как исполнить мечту

Пришла пора призвать на помощь карту желаний, психологию и магию

Домашний Очаг
Быт с привилегиями: чем «Городок чекистов» в Екатеринбурге отличался от других советских районов Быт с привилегиями: чем «Городок чекистов» в Екатеринбурге отличался от других советских районов

История и современность района Екатеринбурга, известного как «Городок чекистов»

VC.RU
Никулин, Этуш и еще 8 актеров, вернувшихся с Великой Отечественной войны Никулин, Этуш и еще 8 актеров, вернувшихся с Великой Отечественной войны

Советские актеры, прошедшие Великую Отечественную войну

РБК
Правила жизни Итана Хоука Правила жизни Итана Хоука

Правила жизни актера Итана Хоука

Esquire
Инвесторы уходят в космос: как развивается коммерческая сторона освоения Вселенной Инвесторы уходят в космос: как развивается коммерческая сторона освоения Вселенной

Антон Аликов: почему в космической индустрии произойдет экономический прорыв

Forbes
Измена: как переписать сценарий предков и не повторять их ошибок Измена: как переписать сценарий предков и не повторять их ошибок

Как родительская история может влиять на супружескую измену?

Psychologies
Одержимость сексом: что делать, если партнер страдает зависимостью? Одержимость сексом: что делать, если партнер страдает зависимостью?

Возможно ли сохранить отношения, если у одного из партнеров зависимость от секса

Psychologies
Клеточные Терминаторы Клеточные Терминаторы

Ученые научились создавать «полу-искусственную полужизнь»

Популярная механика
Куклы не для игры Куклы не для игры

В традиционном народном творчестве заключены целительные возможности

Psychologies
Маленькая война: как владельцы детских садов из Балашихи борются с поэтом Резником за права на два слова из его песни Маленькая война: как владельцы детских садов из Балашихи борются с поэтом Резником за права на два слова из его песни

Конфликт между поэтом Ильей Резником и владельцами детских садов из Балашихи

Forbes
«Менеджер должен признавать ошибки и не быть слишком заносчивым»: карьерные советы вице-президента Porsche «Менеджер должен признавать ошибки и не быть слишком заносчивым»: карьерные советы вице-президента Porsche

Какие качества нужны для построения успешной карьеры в автомобильной компании

Forbes
Зоя Буряк: «Я влюбчивая, да!» Зоя Буряк: «Я влюбчивая, да!»

На площадке актеры на особом положении

Караван историй
Саудовская Аравия Саудовская Аравия

Люди, прошлое, религия, противоречия – и будущее

kiozk originals
Одиссей, Малина, Арья: почему детям дают необычные имена Одиссей, Малина, Арья: почему детям дают необычные имена

Чем руководствуются взрослые, когда размышляют, как назвать сына или дочь?

Psychologies
Дьявол во плоти Ferrari F40 или как обогнать Porsche и умереть Дьявол во плоти Ferrari F40 или как обогнать Porsche и умереть

Хардкорный и сексуальный суперкар из 1980-х — Ferrari F40

Популярная механика
8 фактов про советский «Луноход», которые вызывают приступ гордости 8 фактов про советский «Луноход», которые вызывают приступ гордости

Советское значит отличное!

Maxim
И это верная примета! И это верная примета!

Когда в Европе начинается самое волшебное время?

Добрые советы
Неудачник против везунчика Неудачник против везунчика

«Имя, сестра, имя!» — крылатая фраза из фильма «Д’Артаньян и три мушкетёра»

Дилетант
Нет офиса, нет проблем: как «единорог» с украинскими корнями учит мир работать на удаленке Нет офиса, нет проблем: как «единорог» с украинскими корнями учит мир работать на удаленке

GitLab стал одним из самых дорогих стартапов в мире, не открыв ни одного офиса

Forbes
Шкурный интерес Шкурный интерес

Как правильно выбрать ковер

Добрые советы
Рассеянный склероз: причины, симптомы и лечение Рассеянный склероз: причины, симптомы и лечение

Разбираемся, что такое рассеянный склероз и можно ли его вылечить

РБК
Открыть в приложении