От що це таке. Система знаходиться на верхньому рівні. До нижнього рівня її відокремлює різницяE2-E1=hn. Надається, якщо на систему падає фотон з енергією, рівноїhn, то він змусить перейти систему на ніжний рівень. Сам падаючий фотон при цьому не поглинеться, а піде далі в супроводі з новими, породженими атомами при переході, точно такої ж частоти як і перший.
Спектри атомів виникають у результаті електронних переходів. Як тільки ми переходимо від атомів до молекул, відразу ж виникає необхідність в урахуванні ще двох складових енергії. Отже, фізичнийстан молекули визначається її енергією, тобто спроможністю взаємодіяти з навколишнім середовищем, і її положенням у просторі, тобто — орієнтацією (мал.13). Молекула може обертатися в просторі і атоми можуть чинити коливання по відношенню один до одного. Таким чином, стан молекули описується станом її електронної хмари (електронні рівні), станом коливального руху (коливальні рівні) і станомобертання (обертальні рівні). Треба оперувати трьома типами даних, можна сказати "номером будинку", "поверху" і "квартири". Але що грає яку роль? Які енергетичні рівні розділені великими проміжками (при яких переходах потрібна велика енергія фотона, а отже, довжина хвилі випромінюється більш коротка), а які малими (менша енергія фотона і великої довжини хвилі)? Два електронних рівні e' і e'' — "номера будинків". "Поверхи" — коливальні рівні, а "номера квартир" — обертальні рівні. Як очевидно, проміжки між обертальними рівнями самі маленькі. Саме тут і виникає радіовипромінювання. Для того щоб це радіовипромінювання було мазерним, необхідна участь як мінімум трьох рівнів енергії, позначимо їх 1, 2 і 3, і відсутність теплової рівноваги між молекулами, що випромінюють, і навколишнім середовищем. Це значить, що в середовищі діє якійсь процес, котрий весь час переводить молекули на верхній (третій) рівень енергії, тобто в збудженийстан. Такий процес називається механізмом накачування. Це можуть бути процеси зштовхування або інфрачервоне випромінювання зірки. При переходах молекул у більш низький енергетичний стан вони можуть "затриматися" на деякомупроміжномуметастабільному рівні (на рівні 2). При цьому випромінювання не буде, а енергія молекул перейде в енергію обертання або коливання. Якщо на метастабільному рівні 2 збирається значно більше молекул, чим на основному (рівень 1), тоговорять, що виникла інверсна перенаселеність і тоді фотон, що відповідає частоті переходу із метастабільного рівня 2 на основний 1 не поглинеться, а, навпаки, призведе до того, що молекули почнуть переходити на основний рівень із випромінюванням таких же самих фотонів. Виникає лавина індукованих переходів, що призводить до багатократного посилення випромінювання в лінії 2-1 (мал.13). Це і є мазерне випромінювання. Його основна особливість це — гостра спрямованість потоку випромінювання, недосяжна ні в якихустроях, оскільки підсилити можна тільки випромінювання, що йде в строго визначеному напрямку.
У нашої і у сусідніх галактиках виявлено декілька сотень космічних мазерів. Їх можна розділити на два основних типи: 1) мазери, що випромінюються молодими (вік менше 105 років) гарячими ОВ - зорями і хмарами зореутворення; 2) мазери, пов'язані з холодними зіркамивеликої світності, що сильно проеволюціонували.Мазери1-го типу знаходяться на периферії газо-пилових комплексів, у безпосередній близькості від компактних зон HII випромінювання. Наприклад, туманність Оріона, областізореутворенняW3, W49, W51, Стрілець B2, спіральна галактика NGC 253, пекулярна галактика з подвійним ядром IC 4553 і ін. Найвидатніший мазер на небі — цемазер на молекулах водяногопари, що йде від областіHII, що позначається W49. Потужність його випромінювання у вузькомуспектральному діапазоні порівнянна зі світністю Сонця у всьому спектрі електромагнітного випромінювання.
Космічні мазери2-го типу знаходяться в оболонках , що розширюються, зір-надгігантів типу VY Великого Песа або змінних зірок типу Міри Кита. Ці мазери більш багаточисленні, причому зміна потужності мазерного потоку змінюється разом із зміною візуального й інфрачервоного блиску цих зірок. У оболонках холодних зірокмазерні лінії випромінюють в основному тривиди молекул. Це молекули гідроксилу (ОН), води (H2O) і окису кремнію (SiО). Всього мазерне випромінювання було знайдено майже у 400 зірок.
Література:
1. В. П. Цесевич “Переменные звезды и их наблюдение” Москва “Наука” 1980
2. Р. Киппенхан “100 миллиардов солнц рождение, жизнь, и смерть звезд” Москва “Мир” 1990
3. В.И.Марсакова (журнал "Наше небо")
4. Л.С.Кудашкина (журнал "Наше небо")
Інформаційні джерела:
1. Одеській Астроклуб (http://www.astroclub.odessa.ua)
2. Астрофізичний науковий архівно-дослідницький центр високих енергій (HEASARC) при NASA (http://heasarc.gsfc.nasa.gov)
3. Національне управління по аеронавтиці і дослідженню космічного простору США — NASA (http://www.nasa.gov)
[1] ЗКЗЗ – Загальний Каталог Змінних Зірок