Что такое мегамазер?
Мазер похож по своей природе на лазер, с той разницей, что мазер возникает в микроволновой части электромагнитного спектра. Слово мазер на самом деле является аббревиатурой от микроволнового усиления за счет вынужденного излучения. Чтобы понять, что такое мазер и, в свою очередь, что такое мегамазер, важно понять, что означает стимулированное излучение.
Что такое стимулированное излучение?
Атомы состоят из ядра, вокруг которого вращаются электроны. Эти электроны существуют на различных энергетических уровнях вокруг ядра. Когда входящие частицы света (фотоны) сталкиваются с электронами, электроны меняют энергетические уровни. В случае вынужденного излучения фотон столкнется с электроном, и электрон затем испустит еще два фотона, которые имеют ту же частоту и направление, что и исходный фотон. Высвобождение двух фотонов приводит к падению электрона на более низкий энергетический уровень. Интересно, что этот процесс может происходить только тогда, когда на более высоких энергетических уровнях больше электронов, чем на более низких энергетических уровнях, что называется инверсией населенности. Кроме того, инверсия населенности может произойти только в том случае, если источником энергии является внешний процесс. Таким образом, вынужденное излучение - это процесс, при котором атомы испускают фотоны, и это может произойти только тогда, когда поступает энергия. Два фотона, испускаемых электроном, являются микроволновыми фотонами, и, если их испускается достаточно, образуется мазер.
Мазеры в космосе
Лаборатории на Земле способны производить мазеры, вызывая вынужденное излучение. Мазеры, однако, также возникают в результате естественных событий в космосе. Мазеры состоят из уникальных молекул и элементов, таких как вода, гидроксил и метанол. Объекты, содержащие большое количество этих и других химических веществ, как правило, излучают мазер. Например, богатые кислородом звезды испускают мазеры, как и планеты-газовые гиганты, такие как Юпитер. Мазеры, испускаемые звездами, туманностями и планетами, крошечные по сравнению с мегамазерами. Мегамазеры - это гигантские мазеры, которые обычно возникают в результате некоторых из самых экстремальных событий в космосе. Одним из таких событий, которое может привести к мегамазеру, является столкновение галактик. Столкновение между двумя или более галактиками обычно приводит к значительному увеличению звездообразования, что приводит к увеличению испускаемого микроволнового излучения. Объединенные микроволны от стольких звезд образуют гигантский пучок микроволнового излучения, который выходит из сталкивающихся галактик. Количество энергии, содержащейся в мегамазере, настолько велико, что оно может даже стать ярче, чем целая галактика, содержащая миллиарды звезд. Интересно, что поскольку определенные молекулы производят мегамазеры, их можно использовать для определения состава таких объектов, как звезды, планеты, туманности и галактики.
