Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

КОСМИ́ЧЕСКОЕ РАДИОИЗЛУЧЕ́НИЕ

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 15. Москва, 2010, стр. 430

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: Г. М. Рудницкий

КОСМИ́ЧЕСКОЕ РАДИОИЗЛУЧЕ́НИЕ, элек­тро­маг­нит­ные вол­ны дли­ной от 1 мм до не­сколь­ких км, при­хо­дя­щие на Зем­лю от ас­тро­но­мич. объ­ек­тов. К. р. – пред­мет ис­сле­до­ва­ния ра­дио­ас­тро­но­мии. Раз­ли­ча­ют­ся два ви­да К. р. – из­лу­че­ние с не­пре­рыв­ным спек­тром (кон­ти­ну­ум) и ли­ней­ча­тое К. р. на вы­де­ленных час­то­тах, со­от­вет­ст­вую­щих энер­гетич. пе­ре­хо­дам в ато­мах и мо­ле­кулах. Источ­ни­ка­ми К. р. яв­ля­ют­ся Солн­це, пла­не­ты и ма­лые те­ла Сол­неч­ной сис­те­мы, объ­ек­ты на­шей Га­лак­ти­ки – об­ла­ка меж­звёзд­но­го га­за (как ио­ни­зо­ван­но­го, так и ней­траль­но­го) и звёз­ды, а так­же вне­га­лак­тич. объ­ек­ты – га­лак­ти­ки, ква­за­ры. Осо­бый вид К. р. – ре­лик­то­вое фо­но­вое ра­дио­из­лу­че­ние, воз­ник­шее на ран­ней ста­дии эво­лю­ции Все­лен­ной (см. Мик­ро­вол­но­вое фо­но­вое из­лу­че­ние).

Ра­дио­из­лу­че­ние в не­пре­рыв­ном спек­тре от плос­ко­сти Га­лак­ти­ки впер­вые на­блю­дал на вол­не 14,6 м амер. ра­дио­ин­же­нер К. Ян­ский в 1931 при ис­сле­до­ва­нии по­мех ра­дио­приё­му. Во вре­мя 2-й ми­ро­вой вой­ны при­ём­ни­ки ра­дио­ло­ка­то­ров в США и Ве­ли­ко­бри­та­нии за­фик­си­ро­ва­ли ра­дио­из­лу­че­ние Солн­ца. Соб­ст­вен­но ас­тро­но­мич. ис­сле­до­ва­ние К. р. на­ча­лось в кон. 1940-х гг., ко­гда бы­ли от­кры­ты пер­вые дис­крет­ные ис­точ­ни­ки К. р., га­лак­ти­че­ские и вне­га­лак­ти­че­ские, ко­то­рые вско­ре бы­ли ото­жде­ст­в­ле­ны с из­вест­ны­ми ас­тро­но­мич. объ­ек­та­ми – ту­ман­но­стя­ми и га­лак­ти­ка­ми.

Солн­це – один из бли­жай­ших к Зем­ле и по­это­му са­мый за­мет­ный ис­точ­ник К. р. Ра­дио­из­лу­че­ние мет­ро­вых волн, по­сту­паю­щее от Солн­ца, ис­хо­дит из сол­неч­ной ко­ро­ны, ко­то­рая не­про­зрач­на для волн длин­нее 1,2 м. Бо­лее ко­рот­ко­вол­но­вое ра­дио­из­лу­че­ние воз­ни­ка­ет в сол­неч­ной хро­мо­сфе­ре. Раз­ли­ча­ют ра­дио­из­лу­че­ние «спо­кой­но­го» Солн­ца, ко­то­рое при­сут­ст­ву­ет по­сто­ян­но в те­че­ние все­го 11-лет­не­го цик­ла сол­неч­ной ак­тив­но­сти, и вспле­ски сол­неч­но­го ра­дио­из­лу­че­ния, свя­зан­ные с про­цес­са­ми в ак­тив­ных об­лас­тях на Солн­це – сол­неч­ны­ми вспыш­ка­ми, вы­бро­са­ми ко­ро­наль­но­го ве­ще­ст­ва и удар­ны­ми вол­на­ми. Вто­рая со­став­ляю­щая сол­неч­но­го ра­дио­из­лу­че­ния уси­лива­ет­ся вбли­зи мак­си­му­ма сол­неч­ной ак­тив­но­сти. Ме­ха­низм ра­дио­из­лу­че­ния «спо­кой­но­го» Солн­ца – те­п­ло­вое тор­моз­ное из­лу­че­ние пол­но­стью ио­ни­зо­ван­но­го га­за ко­ро­ны и хро­мо­сфе­ры. Вспле­ски из­лу­че­ния име­ют плаз­мен­ный и цик­ло­трон­ный ме­ха­низ­мы.

В 1945 об­на­ру­же­но ра­дио­из­лу­че­ние Лу­ны, в 1955 – Юпи­те­ра, а за­тем и др. пла­нет Сол­неч­ной сис­те­мы. Ра­дио­из­лу­че­ние Мер­ку­рия, Ве­не­ры и Мар­са име­ет чис­то те­п­ло­вую при­ро­ду и пред­став­ля­ет со­бой из­лу­че­ние твёр­дой по­верх­но­сти пла­нет. У пла­нет-ги­ган­тов – Юпи­те­ра, Са­тур­на, Ура­на и Неп­ту­на – те­п­ло­вое из­лу­че­ние воз­ни­ка­ет в тол­ще ат­мо­сфе­ры; на­ря­ду с этим при­сут­ст­ву­ет и не­те­п­ло­вая со­став­ляю­щая, обу­слов­лен­ная син­хро­трон­ным ме­ха­низ­мом – из­лу­че­ни­ем ре­ля­ти­ви­ст­ских элек­тро­нов в маг­нит­ном по­ле в ра­ди­ац. поя­сах пла­нет. Эта со­став­ляю­щая наи­бо­лее силь­на у Юпи­те­ра, ко­то­рый так­же яв­ля­ет­ся ис­точ­ни­ком мощ­ных ра­дио­вспле­сков на дли­нах волн в де­сят­ки мет­ров; по ин­тен­сив­но­сти эти вспле­ски срав­ни­мы с сол­неч­ны­ми.

За пре­де­ла­ми Сол­неч­ной сис­те­мы в Га­лак­ти­ке вы­де­ля­ет­ся пре­ж­де все­го не­пре­рыв­ное ра­дио­из­лу­че­ние, со­сре­до­то­чен­ное в по­ло­се не­ба вбли­зи плос­ко­сти Млеч­но­го Пу­ти. Это син­хро­трон­ное из­лу­че­ние ре­ля­ти­ви­ст­ских элек­тро­нов в меж­звёзд­ных маг­нит­ных по­лях. Вдоль той же плос­ко­сти со­сре­до­то­че­но об­на­ру­жен­ное в 1951 из­лу­че­ние в спек­траль­ной ли­нии ней­траль­но­го во­до­ро­да на дли­не вол­ны 21 см, по­зво­ляю­щее про­сле­дить струк­ту­ру рас­пре­де­ле­ния ней­траль­но­го га­за в Га­лак­ти­ке. Ра­дио­на­блю­де­ния в спек­траль­ных ли­ни­ях ато­мов при­ве­ли к об­на­ру­же­нию в меж­звёзд­ной сре­де мно­го­числ. мо­ле­кул, та­ких как гид­ро­ксил (OH), ок­сид уг­ле­ро­да (CO), фор­маль­де­гид (H2CO), ме­та­нол (CH3OH) и мн. др., все­го св. 130 раз­но­вид­но­стей, в т. ч. до­с­та­точ­но слож­ные – ор­га­нич. ки­сло­ты, аль­де­ги­ды и эфи­ры. Осо­бый ин­те­рес пред­став­ля­ет ин­тен­сив­ное ма­зер­ное из­лу­че­ние в ра­дио­ли­ни­ях не­ко­то­рых мо­ле­кул (гид­ро­ксил, во­да, ме­та­нол и др.). Ис­точ­ни­ки ма­зер­но­го ра­дио­из­лу­че­ния встре­ча­ют­ся в об­лас­тях ак­тив­но­го звез­до­об­ра­зо­ва­ния, в ок­ре­ст­но­стях мо­ло­дых звёзд, а так­же в обо­лоч­ках крас­ных ги­ган­тов – звёзд на позд­них ста­ди­ях эво­лю­ции. Ещё один вид К. р. в спек­траль­ных ли­ни­ях – ли­нии вы­со­ко­воз­бу­ж­дён­ных ато­мов во­до­ро­да, ге­лия и уг­ле­ро­да, т. н. ре­ком­би­на­ци­он­ные ли­нии, из­лу­чае­мые ио­ни­зо­ван­ной со­став­ляю­щей меж­звёзд­ной сре­ды.

К ис­точ­ни­кам К. р. в Га­лак­ти­ке от­носят­ся диф­фуз­ные ту­ман­но­сти (об­ла­ка ио­ни­зо­ван­но­го га­за во­круг го­ря­чих звёзд), из­лу­че­ние ко­то­рых име­ет тор­моз­ной ме­ха­низм; ос­тат­ки вспы­шек сверх­но­вых звёзд, в ко­то­рых ра­дио­из­лу­че­ние соз­да­ёт­ся ре­ля­ти­ви­ст­ски­ми элек­тро­на­ми в маг­нит­ном по­ле; пуль­са­ры – бы­стро вра­щаю­щие­ся ней­трон­ные звёз­ды с силь­ны­ми маг­нит­ны­ми по­ля­ми, по­сы­лаю­щие ра­дио­вол­ны в ви­де ко­рот­ких им­пуль­сов с пе­рио­дом собств. вра­ще­ния (от не­сколь­ких мил­ли­се­кунд до не­сколь­ких се­кунд).

Ис­точ­ни­ки К. р. за пре­де­ла­ми Га­лак­ти­ки – га­лак­ти­ки раз­ных ти­пов, об­ла­даю­щие не­пре­рыв­ным ра­дио­из­лу­че­ни­ем (теп­ло­вым и не­те­п­ло­вым) и ли­ней­ча­тым из­лу­че­ни­ем в спек­траль­ных ли­ни­ях во­до­ро­да и мо­ле­кул. Осо­бый класс со­став­ля­ют ра­дио­га­лак­ти­ки; мощ­ность их ра­дио­из­лу­че­ния в сот­ни мил­лио­нов раз вы­ше, чем у «нор­маль­ных» га­лак­тик, что свя­за­но с про­цес­са­ми ин­тен­сив­но­го ус­ко­ре­ния ре­ля­ти­ви­ст­ских час­тиц. Род­ст­вен­ные ра­дио­га­лак­ти­кам объ­ек­ты – ква­зиз­вёзд­ные ис­точ­ни­ки (ква­за­ры), уда­лён­ные от нас на сот­ни и ты­ся­чи ме­га­пар­сек. Ква­за­ры очень сла­бо про­яв­ля­ют се­бя в ви­ди­мом све­те, од­на­ко об­ла­да­ют мощ­ней­шим ра­дио­из­лу­че­ни­ем, что вы­де­ля­ет их на не­бе сре­ди мно­же­ст­ва сла­бых оп­тич. объ­ек­тов.

Фо­но­вое К. р., яв­ляю­щее­ся ос­тат­ком («ре­лик­том») ран­ней эпо­хи эво­лю­ции Все­лен­ной, име­ет план­ков­ский спектр, со­от­вет­ст­вую­щий темп-ре 2,725 К. Это из­лу­че­ние бы­ло пред­ска­за­но Г. Га­мо­вым в его тео­рии го­ря­чей Все­лен­ной. От­кры­тие ре­лик­то­во­го из­лу­че­ния ста­ло пря­мым до­ка­за­тель­ст­вом спра­вед­ли­во­сти этой тео­рии. По­сле­дую­щие ис­сле­до­ва­ния при по­мо­щи на­зем­ных ра­дио­те­ле­ско­пов и с ИСЗ ус­та­но­ви­ли вы­со­кую сте­пень изо­тро­пии ре­лик­то­во­го фо­на. В 1983–84 в экс­пе­ри­мен­те «Ре­ликт» (ИСЗ «Про­гноз-9», СССР) най­де­на ди­поль­ная со­став­ляю­щая в рас­пре­де­ле­нии фо­на, вы­зван­ная дви­же­ни­ем Сол­неч­ной сис­те­мы от­но­си­тель­но по­ля ре­лик­то­во­го из­лу­че­ния. С по­мо­щью на­блю­де­ний, вы­пол­нен­ных со спут­ни­ков COBE (Cosmic Background Explorer) и WMAP (Wil­kin­son Microwave Anisotropy Probe), бы­ли об­на­ру­же­ны бо­лее мел­ко­мас­шаб­ные про­стран­ст­вен­ные флук­туа­ции в рас­пре­де­ле­нии ре­лик­то­во­го из­лу­че­ния по не­бу. Эти ре­зуль­та­ты по­зво­ля­ют уточ­нить мо­дель эво­лю­ции Все­лен­ной.

Лит.: Кра­ус Дж. Д. Ра­дио­ас­тро­но­мия. М., 1973; Па­холь­чик А. Г. Ра­дио­ас­т­ро­фи­зи­ка. М., 1973; Шклов­ский И. С. Сверх­но­вые звез­ды и свя­зан­ные с ни­ми про­бле­мы. 2-е изд. М., 1976; Га­лак­ти­че­ская и вне­га­лак­ти­че­ская ра­дио­ас­тро­но­мия. М., 1976; Тов­ма­сян Г. М. Вне­га­лак­ти­че­ские ис­точ­ни­ки ра­дио­из­лу­че­ния. М., 1986; Боч­ка­рев Н. Г. Ос­но­вы фи­зи­ки меж­звезд­ной сре­ды. М., 1992; Кис­ля­ков А. Г., Ра­зин В. А., Цейт­лин Н. М. Вве­де­ние в ра­дио­ас­тро­но­мию. Н. Нов­го­род; М., 1995. Ч. 1: Ос­но­вы ра­дио­ас­тро­но­мии; Же­лез­ня­ков В. В. Из­лу­че­ние в кос­ми­че­ской плаз­ме. М., 1997; Со­ро­чен­ко РЛ., Гор­дон М. А. Ре­ком­би­на­ци­он­ные ра­дио­ли­нии. Фи­зи­ка и ас­тро­но­мия. М., 2003; Ма­лов И. Ф. Ра­дио­пуль­са­ры. М., 2004; Ас­тро­но­мия: век XXI / Под ред. В. Г. Сур­ди­на. Фря­зи­но, 2007.

Вернуться к началу