космические мазеры

[Grondalk]

Как мы все знаем, одним из этапов формирования звезд является коллапс межзвездного газа. При этом в звездных скоплениях - там, где уже есть горячие молодые звезды от сжимающегося прото облака исходит радиоизлучение. Он я вляется мазером. Возникает вопрос: а каков метод накачки этих мазеров? Заранее благодарю за ответ.

[Critic]

Как мы все знаем, одним из этапов формирования звезд является коллапс межзвездного газа. При этом в звездных скоплениях - там, где уже есть горячие молодые звезды от сжимающегося прото облака исходит радиоизлучение. Он я вляется мазером. Возникает вопрос: а каков метод накачки этих мазеров? Заранее благодарю за ответ.

Есть несколько разновидностей мазеров на разных молекулах. Наиболее распространённые в областях звездообразования – мазеры на молекулах гидроксила (OH), воды (H₂O), метанола (CH₃OH). Для разных молекул механизмы накачки могут быть разными. Так, для OH это, вероятнее всего, инфракрасное излучение газо-пылевого кокона, окружающего молодую звезду. Молекулы H₂O требуют накачки столкновениями с атомами и молекулами окружающего газа. Причём обязательное условие возникновения мазера – отклонение от термодинамического равновесия. Например, непланковский спектр инфракрасного излучения или присутствие в газе частиц с разными температурами, атомы с одной, молекулы с другой, такое может быть за фронтом ударной волны. Накачка космических мазеров – сложная проблема, во многом до конца не решённая. Подробнее можно посмотреть здесь:
http://www.astronet.ru/db/msg/1170612/4lec/node6.html
http://www.astronet.ru/db/msg/1176937
http://www.astronet.ru/db/msg/1188438
http://www.astronet.ru/db/msg/1191275

[Дмитрий Вибе]

Critic, а химическая накачка сейчас уже окончательно забыта? Она мне так нравится...

в звездных скоплениях - там, где уже есть горячие молодые звезды от сжимающегося прото облака исходит радиоизлучение. Он я вляется мазером.

Кстати, радиоизлучение исходит от любого сжимающегося межзвездного облака, а также и от любого несжимающегося межзвездного облака, как в звездных скоплениях, так и вне их Далеко не всегда это излучение является мазерным.

Возникает вопрос: а каков метод накачки этих мазеров?

Еще пару ссылок добавлю:
http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Rudnickij/2.htm#2.8
http://www.ufn.ru/ru/articles/1974/7/c/

[Critic]

Critic, а химическая накачка сейчас уже окончательно забыта? Она мне так нравится...

Да, как-то уже подзабыли. Разве что фотодиссоциация молекул H₂O на OH + H во внешних слоях околозвёздных облочек - OH получается возбуждённый. Но при малых плотностях не очень эффективно. Радиативная и (где поплотнее и потеплее) столкновительная работают лучше. Псоледние разы трактовали про химическую накачку Володя Стрельницкий (http://adsabs.harvard.edu/abs/2000AAS...197.6203S - применительно к атмосферам внесолнечных планет) и Шильке (http://adsabs.harvard.edu/abs/2000ApJ...528L..37S - про субмиллиметровый лазер в атмосфере углеродной звезды IRC+10216) - но там и там плотности повыше и химия побогаче.

[Grondalk]

  :Dспасибо БОЛЬШОЕ за ответ!!!! (так-с, теперь это все надо переработать;))

[diant]

Появилось желание ближе познакомится с этим явлением, а посему у меня встают такие вопросы:

- Есть ли обзорные статьи с хорошим популярным изложением физики явления? (Если да - то прямо ссылками можно отвечать)
- Космические мазеры "работают" в непрерывном режиме или там 10^N непрерывно стреляющих импульсных микрообластей, общий поток от которых создает ощущение непрерывности?
- Каковы объемы космической среды, в которых рождается один цуг когеррентного микроволнового излучения? (Иными словами, каков объем "однопроходного резонатора"
- Какова форма этого "резонатора" в случае космических мазеров? (длинная трубка в газе или сфера или что-то еще?)
- Мазеры светят во все стороны изотропно?
- Какова угловая расходимость одного когеррентного цуга?
- Какова плотность газа в космических мазерах?
- Гидроксил, вода, метанол, SiO, HCN - что еще светит в мазерном режиме из найденного на небе?

Заранее прошу прощения за наивные вопросы, тему для себя практически открываю.

[AAV]

Комментарий модератора

Объединил темы.

[Foma]

Появилось желание ближе познакомится с этим явлением, а посему у меня встают такие вопросы:

- Есть ли обзорные статьи с хорошим популярным изложением физики явления? (Если да - то прямо ссылками можно отвечать)
- Космические мазеры "работают" в непрерывном режиме или там 10^N непрерывно стреляющих импульсных микрообластей, общий поток от которых создает ощущение непрерывности?
- Каковы объемы космической среды, в которых рождается один цуг когеррентного микроволнового излучения? (Иными словами, каков объем "однопроходного резонатора"
- Какова форма этого "резонатора" в случае космических мазеров? (длинная трубка в газе или сфера или что-то еще?)
- Мазеры светят во все стороны изотропно?
- Какова угловая расходимость одного когеррентного цуга?
- Какова плотность газа в космических мазерах?
- Гидроксил, вода, метанол, SiO, HCN - что еще светит в мазерном режиме из найденного на небе?
Заранее прошу прощения за наивные вопросы, тему для себя практически открываю.

На эту тему есть всеобъемлющая книга M. Gray Maser Sources in Astrophysics (2012), Целиком не скачивается, но отдельные главы по DOI вытащить можно, например
Discovery: 10.1017/CBO9780511977534.003
Basic Theory: 10.1017/CBO9780511977534.004
Observations of masers: 10.1017/CBO9780511977534.005
и т.д.

Вживую звездные мазеры выглядят так:



Это мирида S Ориона, которую наблюдали в разных фазах пульсации одновременно в ИК и РСДБ. Синее - диск звезды и ее молекулярная атмосфера, желтоватое свечение - пылевая оболочка, красные и зеленые пятнышки - источники мазерного излучения SiO. Размер изображения - 30×30 миллисекунд дуги или 14.4×14.4 а.е., разница между левым и правым - 40 дней (источник)
Поскольку мазер - это про экспоненциальное усиление, малейшие неоднородности среды дают огромную разницу в выходном излучении и мы видим не сплошное свечение, а набор очень ярких пятнышек, достаточно больших и достаточно долгоживущих.

[AL Malino]

Объединил темы.

Уж дали бы до кучи ссылку вот на эту тему.
Имеется ещё сходная темка на «dxdy», но не уверен, что на неё можно давать ссыку (лень перечитывать Правила. ).

Появилось желание ближе познакомится с этим явлением, а посему у меня встают такие вопросы:

{…}
- Каковы объемы космической среды, в которых рождается один цуг когеррентного микроволнового излучения? (Иными словами, каков объем "однопроходного резонатора"
- Какова форма этого "резонатора" в случае космических мазеров? (длинная трубка в газе или сфера или что-то еще?)
{…}
- Какова угловая расходимость одного когеррентного цуга?
{…}

А как вообще связаны одиночный цуг э.-м. излучения и лазерный/мазерный эффекты? Откуда у Вас такие мысли?
Вообще говоря, сгенерировать одиночный цуг или униполярный имульс излучения в любом диапазоне — это довольно заковыристая проблемка. Но, повторюсь, никакого прямого отношения к когерентности это не имеет.

Что же до объёма пространства и плотности элементарных излучателей, то однозначно на этот вопрос ответить нельзя: там ещё много чего понамешано. Оценки при известных параметрах можно сделать исходя из общей теории лазерного излучения.

[diant]

Foma, спасибо! Книгу глянул, она для меня чуть сложновата. Да и хотелось бы на русском почитать. Скачивать DOI я не умею.

Поскольку мазер - это про экспоненциальное усиление, малейшие неоднородности среды дают огромную разницу в выходном излучении и мы видим не сплошное свечение, а набор очень ярких пятнышек, достаточно больших и достаточно долгоживущих.

Вот эта фраза для меня - бездна вопросов и непоняток. Видимо, мне надо сесть с кем-то из знатоков этой темы лицом к лицу и замучить его в живом общении.

А как вообще связаны одиночный цуг э.-м. излучения и лазерный/мазерный эффекты? Откуда у Вас такие мысли?

Возможно, от непонимания.

[Алексей Юдин]

Скачивать DOI я не умею.

Либген/сцихаб.

[Владимир1990]

Интересное обсуждение о космических мазерах! Полезно для понимания звездообразования.

[ROVIAN]

Интересное обсуждение о космических мазерах! Полезно для понимания звездообразования.

А у вас ещё одно понимание, с новой учётки...   

[petrovich1964]

от сжимающегося прото облака исходит радиоизлучение. Он я вляется мазером

А Вы своими словами можете объяснить отличие мазера от другого источника радиоволн?