Астрофизический мазер
-
Астрофизический мазер
- Естественный источник вынужденного излучения в микроволновой части спектра
- Возникает в молекулярных облаках, кометах, атмосферах планет и звезд
- Отличается от лабораторных мазеров отсутствием резонансного резонатора
-
Номенклатура и терминология
- Астрофизические мазеры часто называют сверхизлучающими
- Термин «мазер» используется для описания систем с вращательным или колебательным переходом
- Термин «лазер» используется для систем с электронным переходом
-
Астрофизические условия
- Для наблюдения мазера необходима согласованность скоростей и поляризация
- Излучение может быть слабым и трудно обнаруживаемым
- Изучение мазеров помогает понять условия в местах рождения и гибели звезд
-
Открытие и история
- В 1965 году Уивер и коллеги обнаружили линии излучения на частоте 1665 МГц
- В 1969 году были обнаружены выбросы воды, метанола и монооксида кремния
- В 1982 году обнаружен мегамазер с беспрецедентной светимостью
-
Обнаружение и известные виды
- Связь активности мазера с FIR используется для наблюдений
- Известные виды: H2CO, H2O, NH3, CH3OH, HNCNH, HC3N, HCN, H13CN, H, CS
-
Характеристики мазерного излучения
- Усиление излучения экспоненциально
- Мазерные пятна меньше родительских облаков
- Быстрая изменчивость и сужение линии
- Насыщение и конкурентное преимущество
- Высокая яркость и поляризация
-
Поляризация мазерного излучения
- Поляризация обусловлена эффектом Зеемана, магнитным излучением и анизотропной накачкой.
- Мазерные среды включают кометы, атмосферы планет и звездные атмосферы.
-
Кометы
- Кометы состоят из замороженных летучих веществ, которые испаряются при приближении к Солнцу.
- Мазерное излучение наблюдалось при столкновении кометы Шумейкера-Леви 9 с Юпитером.
-
Атмосферы планет
- Мазеры существуют в атмосферах газовых планет-гигантов, таких как Юпитер.
- На северном полюсе Юпитера обнаружены циклотронные мазеры.
-
Планетарные системы
- В 2009 году обнаружены водяные мазеры в шлейфах спутников Сатурна.
-
Звездные атмосферы
- Условия в атмосферах звезд поддерживают различные виды мазеров.
- Гидроксильные мазеры наблюдаются на расстоянии от 1000 до 10 000 а.е., водные мазеры — от 100 до 400 а.е., мазеры на основе монооксида кремния — от 5 до 10 а.е.
-
Области звездообразования
- Молодые звездные объекты и области H II поддерживают основную массу астрофизических мазеров.
- Мазеры на воде и метаноле типичны для этих сред.
-
Остатки сверхновых
- Мазерный переход гидроксида на частоте 1720 МГц связан с остатками сверхновых.
-
Внегалактические источники
- Мазеры в отдаленных галактиках возникают в условиях, отличных от областей звездообразования.
- В некоторых галактиках есть центральные черные дыры, которые могут возбуждать мазеры.
-
Текущие исследования
- Астрономические мазеры остаются активной областью исследований.
- Глобальное сотрудничество Maser Monitoring Organization (M2O) активно изучает мазеры.
-
Изменчивость мазеров
- Мазеры изменяются в масштабах от нескольких дней до нескольких лет.
- Мазеры перемещаются по небу вместе с материалом, вытекающим из формирующейся звезды.
-
Определение расстояния
- Мазеры используются для определения расстояния до галактик.
- Водные мазеры использовались для оценки расстояния до галактик в Местной группе.
-
Открытые вопросы
- Механизм возбуждения астрофизических мазеров остается неизвестным.
- Теоретически предсказанные мазеры еще не наблюдались в природе.