Проклятые вопросы

Не будем говорить о механизме, приводящем к возникновению мазерного излучения, он подробно обсуждался выше. Достаточно сказать, что в облаках межзвёздного газа уже обнаружено мазерное излучение ряда других молекул. И число обнаруженных межзвёздных мазеров постепенно увеличивается. Следующий сюрприз ожидал радиоастрономов в 1968 году. Привыкшие к тому, что космическое мазерное излучение исходит от обширных облаков межзвёздного газа, они внезапно обнаружили точечные мазерные источники. Их излучение удаётся наблюдать, только если антенна радиотелескопа направлена на вполне определённые точки небесной сферы. Направив туда оптические телескопы, астрономы неизменно встречали звёзды, принадлежащие к вполне определённому классу красных переменных звёзд. Их называют красными гигантами. Пришлось признать, что и эти звёзды являются космическими звёздными мазерами. Но как же они становятся мазерами?

Красные переменные звёзды являются гигантами потому, что в них уже иссякают запасы водорода, необходимые для протекания термоядерных реакций, поддерживающих высокую температуру и большое давление внутри звезды. При этом гравитационные силы стягивают вещество звезды по направлению к её центру. В результате возникают ударные волны, приводящие к временному перегреву внешних слоёв и вызывающие периодические выбросы вещества в межзвёздное пространство. Мы наблюдаем при этом периодическое увеличение и уменьшение яркости звезды.

Первая изученная в 1957 году красная переменная звезда расположена в созвездии Кита и носит наименование Мирра. В каталогах она значится как Мирра Кита. Затем были обнаружены другие аналогичные звёзды, периоды изменения яркости которых лежат в пределах от 200 до 500 дней. От них отличаются другие красные переменные, имеющие ещё большую массу, сверхгиганты. Они обладают и большей светимостью, а период колебаний их яркости менее регулярен и лежит в пределах от 500 до 1000 дней.

Общим для этих двух подклассов является сравнительно низкая температура — около 2000 К (напоминаю: К означает «градусов Кельвина»). Температура светящейся поверхности Солнца составляет 6000 К, поэтому Солнце излучает наиболее интенсивно на волне 0,5 мкм в жёлто-зелёной области спектра. Красные гиганты и сверхгиганты излучают наиболее интенсивно на волне 1,5 мкм в невидимом инфракрасном участке спектра, причём на этой волне излучается значительно большая доля энергии, чем это было для наблюдаемой средней температуры 2000 К. Обнаружение такого избытка поставило учёных на некоторое время в тупик. Но излучение различных математических моделей атмосферы красных гигантов показало, что в ней находится значительное количество газов, выброшенных из её нижних слоёв ударными волнами, а затем остывших и образовавших молекулы и пылевидные частицы, имеющие температуру в несколько сотен градусов Кельвина.

В этих условиях вследствие интенсивного возбуждения инфракрасным излучением звезды молекулы гидроксила становятся активной средой мазера, излучающего ярче всего на частоте 1,612 МГц. Этот звёздный мазер излучает также на частоте 1,665 МГц, характерной для мазеров в межзвёздных облаках и на частоте 1,667 МГц.

В 1969 году в созвездии Большого Пса, видном в Южном полушарии, была обнаружена звезда, являющаяся звездным мазером на частоте 22,235 МГц (волна 1,35 сантиметра), характерной для молекул воды. Затем были обнаружены ещё много звёздных мазеров, в которых излучают молекулы гидроксила, воды и некоторые другие. Общее их количество уже измеряется сотнями.

Наиболее сенсационным открытием в этой области было обнаружение ряда переменных звёзд, обладающих мазерным излучением в миллиметровом диапазоне. Это излучение было первоначально отождествлено с молекулой моноокиси кремния, одной из наименее распространённых в космосе. Мнения учёных разделились. Одни соглашались с тем, что это звёздный мазер, но утверждали, что молекулы моноокиси кремния ни при чём. Другие считали, что излучение обусловлено моноокисью кремния, но не является мазерным. Потребовалось проведение тщательных наблюдений, расчётов и сопоставлений, чтобы доказать правильность первоначального предположения: это звёздный мазер, в котором излучают молекулы моноокиси кремния, находящейся при температуре свыше 1000 К.