100 лет радио - Мигулина В.В.
ISBN 5-256-01228-2
Скачать (прямая ссылка):
Молекулярные радиолинии и космические мазеры. Как стало очевидным, в спектре космического радиоизлучения находятся спектральные линии, принадлежащие не только атомам, но и различным молекулам. Эти линии обусловлены в основном вращательными переходами и расположены большей частью в миллиметровом диапазоне. К настоящему времени обнаружено и исследуется свыше 1000 линий, принадлежащих более 50 известным соединениям, в том числе очень тяжелым молекулам. Число обнаруженных радиолиний непрерывно растет.
До обнаружения молекулярных радиолиний никто не думал, что синтез химических элементов заходит в космическом пространстве так далеко и многоатомные молекулы могут устойчиво существовать. Однако, как выяснилось, очень важную роль в этих процессах играет пылевая составляющая межзвездной среды. Именно на пылинках синтезируются молекулы, и пыль же защищает образовавшиеся молекулы от разрушающего ультрафиолетового излуче-
262
Р. Л. Сороченко
ния. Самая тяжелая молекула, которая обнаружена в космосе, — полициановая молекула HCnN, состоящая из 13 атомов. Радиоастрономы делали неоднократные попытки принять линии молекул глицина NH2CH2COOH — аминокислоты, являющейся составной частью белков. Обнаружение глицина свидетельствовало бы о наличии в космосе предбиологических соединений, что крайне важно для понимания процессов образования жизни. На радиодиапазон приходятся многочисленные вращательные переходы этой молекулы. К сожалению, до настоящего времени все попытки обнаружить глицин окончились безрезультатно, скорее всего из-за недостатка чувствительности использовавшихся радиотелескопов.
В процессе исследования молекулярных радиолиний выяснилось, что интенсивности некоторых из них: молекул ОН, водяного пара Н2О, оксида кремния SiO и метилового спирта СН3ОН — настолько велики, что объяснить их в рамках теплового механизма невозможно. Как стало очевидным, в межзвездной среде за счет неравновесной заселенности молекулярных уровней имеет место мазерный эффект, усиливающий на частоте инвертированного перехода проходящее через среду электромагнитное излучение, аналогично тому, как это происходит в созданных физиками мазерах бегущей волны (используемых, в частности, как указывалось выше, в радиоастрономической аппаратуре).
Размеры "космических мазеров" — областей, где за счет ма-зерного эффекта формируется интенсивное радиоизлучения, по астрономическим масштабам невелики — десятки или сотни миллионов километров. Их угловые размеры — сотые и тысячные доли угловой секунды. Определить такие размеры удалось только с помощью радиоинтерферометра со сверхдлинной базой. Космические мазеры большей частью образуются в областях звездообразования и позволяют их исследовать.
Квазары. Еще в 60-х гт. радиоастрономы обнаружили слабые источники непрерывного космического радиоизлучения, угловые размеры которых были так малы, что их невозможно было определить имевшимися в ту пору средствами. Предполагалось, что такими источниками являются звезды, откуда и появилось название quasar ( англ. quasistellar radiosource).
Вскоре, однако, выяснилось, что обнаруженные источники никоим образом со звездами не связаны. Некоторые квазары удалось отождествить с оптическими объектами, и по измеренным у них спектральным линиям водорода, сильно смещенным в красную сторону, стало ясно, что эти объекты находятся за пределами нашей Галактики.
Развитие экспериментальной базы радиоастрономии позволило не только определить размеры квазаров, но и получить "радиоизображение" этих необычных объектов. В настоящее время считается, что квазары представляют собой активные ядра далеких
Радиоа с трономи я
263
Рис. 8. Радиоизображение активной галактики, полученное на системе апертурного синтеза (см. рис. 3") с разрешением 0,5 угл.с. Отчетливо видны яркое центральное ядро и выходящие из него два выброса
галактик, у которых звездная составляющая излучает слабо относительно ядра, и не видны в оптические телескопы. На полученных с помощью самых мощных современных радиотелескопов радиоизображениях кроме яркого ядра видны выходящие из него выбросы или струи, что свидетельствует о происходящих взрывных процессах. В качестве примера такого процесса на рис. 8 приведена одна из активных галактик с отчетливо видными ярким ядром и выбросами. Мощность энергии, выделяемой квазарами при взрывах, так велика, что в настоящее время нет надежного, общепризнанного объяснения этого процесса.
Радиолокация планет. Нельзя не упомянуть еще об одних исследованиях, тесно связанных с радиоастрономией. Речь идет о радиолокации планет, возможность которой появилась в результате создания крупных антенных систем и чувствительной приемной аппаратуры СВЧ диапазона. Как известно, в радиолокации отражен-
264
Р. Л. Сороченко
ный сигнал ослабляется пропорционально четвертой степени расстояния, а даже ближайшая к нам планета Венера может оказаться не ближе 4Ы06км.
Радиолокацию планет в нашей стране начала в 60-е гг. группа специалистов ИРЭ АН СССР, руководимая академиком В.А.Ко-тельниковым. Возможности таких исследований резко возросли в 80-е гг., когда в Центре дальней космической связи была создана новая антенна с диаметром зеркала 70 м. Успешная радиолокация Венеры, Марса и Меркурия позволила почти в 100 раз уменьшить ошибку в определении так называемой астрономической единицы — расстояния от Земли до Солнца. Оно оказалось равным 149 597 868 ±1 км. Уточнение взаимного положения планет позволило точно рассчитывать траектории движения космических кораблей и обеспечивать доставку спускаемых аппаратов в заданный район поверхности планет.
