Книгу Алексея Левина следовало бы номинировать на Нобелевскую премию по научно-популярной литературе, если бы такая присуждалась. Написанная ясным и чистым языком, она дает возможность увидеть в белых карликах, словно в одной капле, всю Вселенную, да и человечество, нас с вами. Книга для всех, кто способен, как Иммануил Кант, удивляться и благоговеть, размышляя о «звездном небе над нами и моральном законе внутри нас».

Владимир Шильцев
доктор физико-математических наук, академик Academia Europaea, Национальная ускорительная лаборатория им. Э. Ферми (Чикаго)

Белые карлики — не только удивительные астрофизические объекты, но и замечательные природные лаборатории, позволяющие искать новые элементарные частицы и взаимодействия и даже исследовать строение и эволюцию Вселенной в целом. Знакомясь с этими особенными звездами, читатель книги одновременно увидит и срез самых разных разделов современной физики.

Сергей Троицкий
член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник Института ядерных исследований РАН

Разговор о конкретных астрономических объектах обычно является уделом профессиональной литературы, ибо заинтересовать научной спецификой неподготовленного читателя — сложная задача. Тем не менее автору удалось ее решить, увлекательно рассказав о довольно непростых объектах — белых карликах, уделив должное внимание и их физическому описанию, и их происхождению, и их значительной роли в формировании современной астрономической картины мира.

Дмитрий Вибе
доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН, профессор РАН

ТАСС Наука разместили отрывок из книги Алексея Левина «Белые карлики. Будущее Вселенной»

В издательстве «Альпина нон-фикшн» выходит книга Алексея Левина о белых карликах — небесных телах, которые остаются после взрывов большинства звезд. ТАСС публикует отрывок о том, как современная физика представляет далекое-далекое будущее Вселенной.

Все звезды рано или поздно выгорают, если прежде не случится что-то необычное. После этого они проваливаются в себя, а на их месте обычно остается шар из чрезвычайно плотного и горячего вещества — белый карлик. Примерно через 7,5 млрд лет именно так "умрет" наше Солнце, а когда-нибудь звезд вообще не останется. Но по меркам Вселенной это будет только начало.

У физиков нет единого мнения, что произойдет в далеком-далеком будущем, — есть несколько сценариев. Наиболее вероятный строится на предположении, что Вселенная будет расширяться с плавным ускорением. Этот сценарий по аналогии с Большим взрывом называется Большая заморозка. В своей книге "Белые карлики. Будущее Вселенной" Алексей Левин начинает с него, но также рассматривает альтернативные гипотезы насчет конца всего сущего.

Существуют и альтернативные прогнозы. Среди них сценарии Большого разрыва, которые рассматривают с начала 1980-х гг. Наиболее экзотический из них (во всяком случае, по моему мнению) предложили Роберт Колдуэлл, Марк Камионковски и Невин Вайнберг в 2003 г. В соответствии с их моделью возрастание темной энергии приведет к вселенскому антиколлапсу. Ждать этого не так долго — всего 20 млрд лет. За 1 млрд лет до этого срока скорость расширения пространства увеличится настолько, что скопления галактик потеряют всякую устойчивость и примутся разрушаться. Распад Млечного Пути начнется за 60 млн лет до рокового финала. За три месяца до этого срока послесолнечный белый карлик потеряет способность удерживать оставшиеся планеты, и меньше чем за час расширяющееся пространство разорвет и их. А дальше придет очередь пылевых частиц, атомов, атомных ядер и даже протонов и нейтронов, которые превратятся в кварки и глюоны. Это-то и будет настоящим концом света.

Закрытые модели мироздания не отличаются особым разнообразием. Вселенная еще какое-то время продолжит расширяться, в силу чего температура реликтового космического излучения (которая сейчас равна 2,7 K) еще больше снизится. Затем расширение сменится сжатием, скорость которого будет непрерывно возрастать. Температура реликтовых фотонов будет расти, а пространственно-временной универсум еще сильнее искривится. В конце концов мироздание исчезнет в квантовой сингулярности, о которой современная физика практически ничего не знает. В общем, случится Большой взрыв наоборот.

Источник: ТАСС Наука
9 ноября 2020

Издание N+1 разместило отрывок из книги Алексея Левина «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.

Спектрограммы белых карликов (как и любых звезд) обретают смысл в контексте теоретических моделей звездной эволюции и динамики звездных атмосфер. Они содержат информацию, позволяющую вычислить эффективную температуру белого карлика, его радиус, массу, химический состав атмосферы и силу тяготения на поверхности. Вряд ли стоит уточнять, что вот уже более полувека такие вычисления производятся с помощью компьютерных программ, которые постоянно усложняются и совершенствуются.

Информационный потенциал спектрального анализа нетрудно объяснить. Форма спектра звезды прежде всего определяется эффективной температурой ее поверхности. Чем горячее звезда, тем сильнее ее излучение сдвинуто в область коротких длин волн (или, что то же самое, высоких частот). Спектр содержит темные линии, которые свидетельствуют о том, что на определенных частотах излучение поглощается атомами, присутствующими в звездной атмосфере. Форма профилей этих линий у белых карликов зависит (среди прочего) от тяготения на поверхности звезды, которое замедляет течение времени и тем самым уменьшает частоту испускаемых фотонов — это так называемый эффект гравитационного красного смещения. Поскольку тяготение определяется массой карлика, промеры ширины этих линий дают возможность ее вычислить. И наконец, поскольку электронные оболочки атомов поглощают электромагнитные волны лишь на определенных частотах, надежно установленных лабораторными измерениями, анализ спектрограмм позволяет судить и о химическом составе звездной атмосферы.

Источник: N+1
10 ноября 2020

Indicator.Ru разместили отрывок из книги Алексея Левина «Белые карлики: Будущее Вселенной»

Книга Алексея Левина почти целиком посвящена этим остывающим реликтам звезд — законам, определяющим их существование, людям, их открывшим, и их месту в астрономической картине мира. С любезного разрешения издательства «Альпина нон-фикшн» Indicator.Ru публикует главу из этой книги, рассказывающую о том, как эти объекты могут помочь физике элементарных частиц — и ответить на вопрос, чем является темная материя.

Природа гипотетической темной материи с самого начала вызывала споры. Ее объясняли по-разному, но всегда безуспешно. В 1978 году американский астрофизик Джеймс Ганн и его соавторы предположили, что от Большого взрыва могли остаться массивные стабильные частицы небарионной природы, которые и составляют темную материю. Подобно нейтрино, они электрически нейтральны и, следовательно, не могут излучать и поглощать фотоны — в противном случае их бы легко обнаружили. Через шесть лет было показано, что скопления подобных частиц могут формировать гравитационные колодцы, которые способствуют образованию галактик и контролируют скорости периферийных звезд в этих галактиках. Эти частицы из-за большой массы уже на стадии рождения первых галактик (а фактически гораздо раньше) обязаны двигаться гораздо медленней света. Поэтому их называют холодными — в отличие от «горячих» нейтрино, движущихся почти со скоростью света. Так к середине 1980-х гг. возникла концепция холодной темной материи, доминирующая до сегодняшнего дня.

С тех пор прошло 35 лет — срок немалый, и теоретики придумали множество версий частиц темной материи (не только холодной). В частности, есть основания считать, что темная материя может состоять из аксионов. Как ни странно, эти сверхлегкие частицы, если они существуют, должны двигаться с нерелятивистскими скоростями — то есть это «холодная» темная материя. Для поиска различных кандидатов в частицы темной материи, в том числе и аксионов, экспериментаторы сконструировали и опробовали множество детекторов. Однако воз и ныне там. Темную материю десятилетия ищут на различных установках во многих странах, но пока безуспешно. Причем же здесь затухающие звезды? Дело в том, что имеющиеся данные по осциллирующим белым карликам дают слабое (но все же реальное!) указание на возможность физического взаимодействия аксионов с электронами. Если это так, то порожденное аксионами электромагнитное излучение должно влиять на скорость остывания белых карликов, и этот эффект можно отследить по изменениям их кривых блеска. Детальный анализ отклонений наблюдаемой светимости белых карликов от результатов модельных вычислений темпов их охлаждения, начатых в свое время еще Местелом, также указывает на такую возможность. Это очень интересное направление исследований, которое еще раз демонстрирует неразрывность глубинных интересов астрофизики и физики элементарных частиц.

Источник: Indicator.Ru
19 ноября 2020

Полит.ру в разделе Pro Science разместили отрывок из книги Алексея Левина «Белые карлики. Будущее Вселенной»

Это первая книга на русском языке, почти целиком посвященная остывающим реликтам звезд, известным под именем белых карликов. А ведь судьба превратиться в таких обитателей космического пространства ждет почти все звезды, кроме самых массивных.

История открытия белых карликов и их изучение насчитывают десятилетия, и автор не только подробно описывает их физическую природу и во многом парадоксальные свойства, но и рассказывает об ученых, посвятивших жизнь этим объектам Большого космоса. Кроме информации о сверхновых звездах и космологических проблемах, связанных с белыми карликами, читатель познакомится с историей радиоастрономии, узнает об открытии пульсаров и квазаров, о первом детектировании, происхождении и свойствах микроволнового реликтового излучения и его роли в исследовании Вселенной.

Предлагаем прочитать фрагмент книги.

Астрономов (и не только их) давно интересует, когда возник наш звездный дом — наша Галактика. Время ее жизни можно определять разными способами, в том числе и с участием белых карликов.

После всего сказанного читатель может догадаться, что этот метод основан на мониторинге их свечения. Недра абсолютного большинства белых карликов состоят либо из смеси кислорода и углерода, либо из гелия. В гелиевые карлики превращаются звезды, масса которых как минимум вдвое меньше массы Солнца. Эти светила весьма многочисленны, но они сжигают водород крайне медленно и посему живут десятки и сотни миллиардов лет. Пока им просто не хватило времени исчерпать свое водородное горючее и перейти на следующий этап (очень немногочисленные гелиевые карлики, обнаруженные к настоящему времени, обитают в двойных звездных системах и образовались совсем другим путем).

Коль скоро белый карлик не может поддерживать реакции термоядерного синтеза, он светит за счет накопленной энергии, и его температура медленно уменьшается. Скорость такого охлаждения можно вычислить и на основании этих данных определить время, требующееся для снижения температуры поверхности от первоначальной (100 000–150 000 K) до наблюдаемой. Поскольку нас интересует возраст Галактики, следует искать самые долгоживущие, а потому и самые холодные белые карлики. Современные оптические телескопы позволяют обнаружить карлики с температурой поверхности менее 4000 K, светимость которых в 30 000 раз меньше солнечной. Пока что таковые не найдены — либо их нет вообще, либо очень мало. Следовательно, наша Галактика не может быть старше 15 млрд лет, иначе такие звезды присутствовали бы в заметных количествах.

Источник: Полит.ру
22 ноября 2020