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

Известный по единственному крылу вид козодоев оказался гибридом Известный по единственному крылу вид козодоев оказался гибридом

Как ученые раскрыли одну из главных орнитологических загадок спустя 35 лет

N+1
Избавиться от зависти за 6 шагов Избавиться от зависти за 6 шагов

Почему мы завидуем?

Psychologies
Контекст советского фотоискусства: отрывок из книги «Время непосредственной фотографии» Контекст советского фотоискусства: отрывок из книги «Время непосредственной фотографии»

Отрывок из истории объединения фотохудожников второй половины 1980-х годов

Правила жизни
Новое изобретение для телефона Новое изобретение для телефона

С момента изобретения телефона техника для связи успела сильно измениться

Наука и жизнь
Скороварка эволюции: как городская жизнь изменила вид и повадки животных и насекомых Скороварка эволюции: как городская жизнь изменила вид и повадки животных и насекомых

Как меняются животные и растения в городах

Forbes
Как будущее России приняло образ бункера Как будущее России приняло образ бункера

Постоянная готовность к войне стала мировоззрением

СНОБ
Богатые люди более аморальны? Вот, что об этом говорит наука Богатые люди более аморальны? Вот, что об этом говорит наука

Большие деньги развращают человека... или нет?

Популярная механика
Снежная королева Снежная королева

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

Лиза
Возвращение парусного флота Возвращение парусного флота

Почему парусники возвращаются?

Популярная механика
Пришло время поговорить и о мужских проблемах. Что такое «новая мужественность» и что с ней происходит в России? Пришло время поговорить и о мужских проблемах. Что такое «новая мужественность» и что с ней происходит в России?

Создательницы фестиваля Moscow MaleFest — о месте мужчин в изменяющемся мире

Esquire
Правила жизни Тильды Суинтон Правила жизни Тильды Суинтон

Правила жизни актрисы Тильды Суинтон

Esquire
Книжная полочка Книжная полочка

Авторы подкаста «Мам, почитай!» советуют четыре истории на зимние каникулы

Glamour
Сволочь, Миссисипи, Фунтик, Щен: какие питомцы жили у русских классиков Сволочь, Миссисипи, Фунтик, Щен: какие питомцы жили у русских классиков

Каких питомцев заводили русские классики

РБК
Диана Арбенина — о современной зарубежной литературе, нелюбви к запятым и о том, что общего между писательством и написанием музыки Диана Арбенина — о современной зарубежной литературе, нелюбви к запятым и о том, что общего между писательством и написанием музыки

Интервью с Дианой Арбениной

Esquire
Как планировать свой день: 6 простых шагов к контролю над своим временем Как планировать свой день: 6 простых шагов к контролю над своим временем

Полезные советы, как все успевать и правильно расставлять задачи

Playboy
Стильная женщина: что это значит и как ей стать Стильная женщина: что это значит и как ей стать

Что скрывается под определением "стильная женщина"

Cosmopolitan
Поддержка бизнеса: Анастасия Татулова Поддержка бизнеса: Анастасия Татулова

Анастасия Татулова — омбудсмен в сфере малого и среднего бизнеса в РФ

Glamour
«Король» гормонов, гормон королей «Король» гормонов, гормон королей

Как мужской гормон тестостерон помогает женщинам похудеть

Худеем правильно
Отрывок из книги Патриции Черчленд «Совесть. Происхождение нравственной интуиции» Отрывок из книги Патриции Черчленд «Совесть. Происхождение нравственной интуиции»

Глава из книги Патриции Черчленд, посвященная равновесию в суждениях

СНОБ
Бегущая по волне Бегущая по волне

Милла Йовович — о сильных героинях, дочке-актрисе и модных сокровищах в гараже

Vogue
Главная партия Главная партия

Шахматы – новый черный! И все благодаря новому хиту Netflix

Grazia
Мы с вами давно знакомы Мы с вами давно знакомы

Саксония – самый восточный регион Германии – всегда привлекала русских туристов

Лиза
Как типажи Кибби помогают выработать свой стиль – разбираемся на примере звезд Как типажи Кибби помогают выработать свой стиль – разбираемся на примере звезд

Разбираем типажи по системе Кибби на примерах самых известных актрис

Cosmopolitan
Вот так встреча Вот так встреча

Долгие новогодние каникулы дают шанс поупражняться в искусстве принимать гостей

AD
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
Жанна Бадоева: «В моей жизни отсутствует понятие ”вредная еда”» Жанна Бадоева: «В моей жизни отсутствует понятие ”вредная еда”»

Подробности обычной жизни Жанны Бадоевой

Худеем правильно
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
Мадрид: от рассвета до заката Мадрид: от рассвета до заката

Давай отправимся в гастрономический марафон по испанской столице

Лиза
Забиваем гвоздь в труднодоступном месте и решаем другие задачи Забиваем гвоздь в труднодоступном месте и решаем другие задачи

Лайфхаки для решения бытовых и строительных задач

Популярная механика
«Заранее решено, что выиграет Березовский»: отрывок о приватизации в России из новой книги Михаила Зыгаря «Все свободны» «Заранее решено, что выиграет Березовский»: отрывок о приватизации в России из новой книги Михаила Зыгаря «Все свободны»

Отрывок из книги «Все свободны» — как проходили залоговые аукционы 1995 года

Forbes
Открыть в приложении