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

Древние белки указали на принадлежность «человека-дракона» к денисовцам Древние белки указали на принадлежность «человека-дракона» к денисовцам

Как палеопротеомный анализ дополнил генетические данные древних денисовцев

N+1
Что нужно знать о Маргерит Литтман — светской даме, активистке и прототипе героини Одри Хепберн Что нужно знать о Маргерит Литтман — светской даме, активистке и прототипе героини Одри Хепберн

Именно она вдохновила Трумена Капоте на историю «Завтрака у Тиффани»

Esquire
МХАТ и война: отрывок из книги Софьи Пилявской МХАТ и война: отрывок из книги Софьи Пилявской

Отрывок из переиздания книги Софьи Пилявской — «Грустная книга»

СНОБ
Самцы пауков-филодромид перед спариванием обездвижили самок ядом и связали паутиной Самцы пауков-филодромид перед спариванием обездвижили самок ядом и связали паутиной

Такое поведение помогает им не стать обедом потенциальных невест

N+1
Как заснуть буквально за минуту: способ, который все мы бессознательно используем Как заснуть буквально за минуту: способ, который все мы бессознательно используем

Как помочь своему организму заснуть?

Maxim
История компании, которая создала Hello Kitty: от нарисованных котят до бизнеса стоимостью $1,5 млрд История компании, которая создала Hello Kitty: от нарисованных котят до бизнеса стоимостью $1,5 млрд

Синтаро Цудзи мечтал создать компанию, которая делает и продаёт яркие вещи

VC.RU
Какие американские президенты были в хороших отношениях с Россией и чем это закончилось Какие американские президенты были в хороших отношениях с Россией и чем это закончилось

Мир и дружба до появления жвачки

Maxim
Платные трассы, «Платон» и самокаты. Чем запомнился Минтранс Дитриха Платные трассы, «Платон» и самокаты. Чем запомнился Минтранс Дитриха

Отмена +20 км/ч, ПДД для самокатов и другие нововведения Евгения Дитриха

РБК
Драгоценный сплав Драгоценный сплав

Елена Стафьева о Chopard Ice Cube Capsule by Marion Cotillard

Weekend
Элементарно Элементарно

Эта калифорнийская резиденция стала подлинным гимном естественности

SALON-Interior
И это верная примета! И это верная примета!

Когда в Европе начинается самое волшебное время?

Добрые советы
Булат Окуджава Булат Окуджава

Каждый год 9 мая на Трубной площади стартует фестиваль памяти Булата Окуджавы

Дилетант
Алкогений: Петр Мамонов Алкогений: Петр Мамонов

Хмурым утром у ларька с пивом очередь расступалась, завидя Мамонова в пиджаке

Maxim
Эксклюзив Cosmo: Дима Билан об экологии, трендах и новом альбоме Эксклюзив Cosmo: Дима Билан об экологии, трендах и новом альбоме

О чем мечтает и чем живет Дима Билан сегодня

Cosmopolitan
15 мыслей Михаила Пиотровского 15 мыслей Михаила Пиотровского

Как Михаил Пиотровский, вопреки всем правилам, уберег от жертв великую красоту

GQ
Почему немецкие автоматы называют «Шмайссером», если это не «Шмайссер» Почему немецкие автоматы называют «Шмайссером», если это не «Шмайссер»

Я стреляю, он стреляет, они стреляют…

Maxim
Как пробежать марафон. Инструкция Как пробежать марафон. Инструкция

Бывший спецназовец рассказывает, что делать, если вы захотели пробежать марафон

РБК
Праздник к нам приходит Праздник к нам приходит

Светлана Лобода откровенно рассказала о том, как ей удается быть праздником

Cosmopolitan
Рейтинг доверия Рейтинг доверия

Дмитрий Марков — о рисках и преимуществах биометрических систем

РБК
Чтобы мечты сбывались Чтобы мечты сбывались

Чтобы изменить жизнь, нужно правильно ставить цели и формулировать желания

Добрые советы
Дежурный по стране. Памяти Михаила Жванецкого — великого советского сатирика Дежурный по стране. Памяти Михаила Жванецкого — великого советского сатирика

Михаил Жванецкий — великий комедийный артист

Esquire
Желаю удачи Желаю удачи

Удачливость можно тренировать: рассказываем, как это делать

Cosmopolitan
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
Снежная королева Снежная королева

Зимой нашей коже требуется особый уход. Тогда она останется нежной и мягкой

Лиза
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
Модель ESCIMO указала на пройденную точку невозврата в потеплении климата Модель ESCIMO указала на пройденную точку невозврата в потеплении климата

Полное прекращение выбросов парниковых газов не остановит потепление

N+1
Нейроны расширенной миндалины заставили мышей поволноваться Нейроны расширенной миндалины заставили мышей поволноваться

Связь нейронов расширенной миндалины и процесса эмоционального возбуждения

N+1
Анкета: Алиса Брострем Анкета: Алиса Брострем

13‑летняя Алиса Брострем — модель, блогер с более 100К подписчиков

Glamour
Жить дольше, болеть — меньше: российский стартап Otri с инвестициями «Азбуки Вкуса» хочет изменить подход к здоровью Жить дольше, болеть — меньше: российский стартап Otri с инвестициями «Азбуки Вкуса» хочет изменить подход к здоровью

Интервью с главой Otri Иваном Дегтярем о проблемах современной медицины

VC.RU
Бактерии добыли редкоземельные металлы из базальта на борту МКС Бактерии добыли редкоземельные металлы из базальта на борту МКС

Принципиальная возможность биомайнинга за пределами Земли

N+1
Открыть в приложении