Специалисты Пущинской радиоастрономической обсерватории Астрокосмического центра (ПРАО АКЦ) ФИАН обнаружили радиолинии высоковозбужденного водорода из низкотемпературных областей межзвездной среды. Впервые в мире удалось получить спектрограмму, в которой присутствуют радиолинии высоковозбужденных атомов не только углерода, но и водорода. Анализ спектрограммы позволил получить первую надежную оценку плотности мягких космических лучей в межзвездной среде. Об этой работе рассказывает директор Пущинской обсерватории, доктор физико-математических наук Рустам Дагкесаманский.
Проблема обнаружения радиолинии высоковозбужденного водорода из областей межзвездной среды с низкой температурой оставалась нерешенной в течение многих лет. Радиолинии углерода из таких областей наблюдались, а линии водорода, которого в тысячи раз больше, — нет. После рождения горячей звезды вокруг нее формируется зона полностью ионизованного углерода и водорода. Это пространство высокоэнергичных ультрафиолетовых квантов горячих звезд — так называемая зона Стремгрена. Однако, с удалением от звезды квантов, способных ионизовать водород, становится все меньше. Наконец, на некотором расстоянии от звезды такие кванты исчезают вовсе, но остается еще много квантов с меньшей энергией, способных ионизовать атомы углерода, потенциал ионизации которых чуть ниже, чем у атомов водорода. Здесь образуется облако, где углерод практически полностью ионизован, а степень ионизации водорода почти равна нулю. Почти, да не совсем. Дело в том, что, помимо жесткого излучения звезды, имеется и другой агент ионизации водорода — это мягкие космические лучи. Какова эта остаточная степень ионизации водорода, возникающая под воздействием таких космических лучей, пронизывающих все межзвездное пространство, как ее измерить? Оценка плотности мягких космических лучей представляла большой интерес для физики межзвездной среды. И вот, наконец, результат получен.
Эти задачи решили сотрудники Пущинской радиоастрономической обсерватории Астрокосмического центра ФИАН, кандидат физико-математических наук Григорий Смирнов и доктор физико-математических наук Роман Сороченко (оба — лауреаты Государственной премии СССР (1988 г.) за цикл работ «Открытие и исследование радиолиний высоковозбужденных атомов»). Работа проводилась с помощью телескопа РТ-22, оптимальным для нее оказался диапазон около 400 МГц. Исследование потребовало решения ряда сложных технических и инженерных задач. Радиотелескоп РТ-22, на котором были выполнены наблюдения, несмотря на свой почтенный возраст (он начал работать в 1959 году и в течение примерно десяти лет обладал рекордной в мире относительной точностью поверхности), и сегодня остается лучшим инструментом у нас в стране в этом классе телескопов.
Для поиска слабой радиолинии водорода было выбрано холодное облако межзвездной среды, расположенное в направлении мощного радиоисточника Кассиопея А — остатка вспышки сверхновой, образовавшегося около 350 лет назад. Спектрограмма, в которой присутствуют линия поглощения углерода и соответствующая обратному переходу между теми же уровнями, но уже линия излучения атома водорода, получена впервые. В результате удалось получить и первую надежную оценку плотности мягких космических лучей. Эти данные позволят прояснить их влияние на температурный баланс межзвездной среды. Итоги работы представляют собой фундаментальное знание, необходимое для понимания физики межзвездной среды.
АНИ «ФИАН-информ»
