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

«Насилие. Микросоциологическая теория» «Насилие. Микросоциологическая теория»

Как перестрелки вытеснили честные поединки

N+1
Модель, ведьма, королева: кто такая Аня Тейлор-Джой Модель, ведьма, королева: кто такая Аня Тейлор-Джой

Рассказываем об актрисе, которая заполняет кинопрокат, стриминги и умы зрителей

РБК
«Я слишком ленив, чтобы измениться»: упражнение, которое поможет взять ответственность за свои чувства «Я слишком ленив, чтобы измениться»: упражнение, которое поможет взять ответственность за свои чувства

Как вы ощущаете свои эмоции — как хозяин или как гость?

Psychologies
Избавиться от зависти за 6 шагов Избавиться от зависти за 6 шагов

Почему мы завидуем?

Psychologies
8 доказательств того, что вы неправильно моете посуду: самые распространенные ошибки 8 доказательств того, что вы неправильно моете посуду: самые распространенные ошибки

Эти ошибки при мытье посуды влияют непосредственно на ваше здоровье!

ТехИнсайдер
Красота против партии: как жители КНДР борются с режимом с помощью контрабандной косметики Красота против партии: как жители КНДР борются с режимом с помощью контрабандной косметики

Как стремление к разнообразию и красоте заставляет людей рисковать свободой

Forbes
Почему черные дыры — самые страшные объекты во Вселенной Почему черные дыры — самые страшные объекты во Вселенной

В черных дырах нарушаются законы физики, но это не самое страшное

Популярная механика
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
История одного необычного мальчика История одного необычного мальчика

Даже если ребенку поставил диагноз психиатр, это не окончательный приговор

СНОБ
24 часа с Тимуром Родригезом 24 часа с Тимуром Родригезом

В конце года каждый день у Тимура расписан по минутам

Cosmopolitan
Человечество Человечество

Обнадеживающая история

kiozk originals
В круге Дягилевом. Лица и судьбы В круге Дягилевом. Лица и судьбы

Сохранилось не так много собственных портретов Сергея Павловича Дягилева

СНОБ
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
Шпалера со смыслами Шпалера со смыслами

Фламандская шпалера середины XVI века

Дилетант
Обонятельное прошлое Обонятельное прошлое

Запахи древней Европы как часть культурного наследия

Огонёк
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
Если коллега — ваш друг: правила субординации Если коллега — ваш друг: правила субординации

Возможно ли разделить дружеские и рабочие отношения?

Psychologies
«Каждый раз все говорят, что наш бизнес должен умереть»: президент «Азбуки Вкуса» — о пандемии, IPO и фудхакинге «Каждый раз все говорят, что наш бизнес должен умереть»: президент «Азбуки Вкуса» — о пандемии, IPO и фудхакинге

Как ретейл переживает пандемию и почему в кризис растут продажи еды и вина

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
Шон Мендес: «Мне хочется донести до людей, что счастье мое не в статусе, а в музыке» Шон Мендес: «Мне хочется донести до людей, что счастье мое не в статусе, а в музыке»

Шон Мендес рассказал GQ, как перезапустил карьеру и задумался о здоровье психики

GQ
Как советские моряки в 1941-м британским подводникам олениху подарили Как советские моряки в 1941-м британским подводникам олениху подарили

Дареной оленихе в зубы не смотрят!

Maxim
Что такое профайлинг и как он помог найти ангарского маньяка Что такое профайлинг и как он помог найти ангарского маньяка

Глава из книги Саши Сулим «Безлюдное место: Как ловят маньяков в России»

СНОБ
Адвокат дьяволов Адвокат дьяволов

История адвоката, спасавшего диктаторов и тиранов

GQ
Как устроены самолеты-авианосцы: небесные колоссы Как устроены самолеты-авианосцы: небесные колоссы

Каким образом конструкторы работали над решением проблемы защиты авианосцев?

Популярная механика
Что было дальше? Что было дальше?

Что написать после первого свидания, чтобы оно не стало последним

Cosmopolitan
Наука побежать. 5 уникальных побегов через Берлинскую стену Наука побежать. 5 уникальных побегов через Берлинскую стену

5 случаев побега из развивающегося социализма ГДР в загнивающий капитализм ФРГ

Maxim

Знакомимся поближе с актером, который может сыграть Гриндевальда

Cosmopolitan
От лампочки до «Огонька» От лампочки до «Огонька»

Рассказываем, как зажигали огоньки в сельской России, и как они светят теперь

Огонёк
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
Какие пуховики и куртки сильно полнят — 9 моделей, которых лучше избегать Какие пуховики и куртки сильно полнят — 9 моделей, которых лучше избегать

Самые опасные фасоны, фактуры и расцветки пуховиков

Cosmopolitan
Открыть в приложении