Космический мазер раскроет тайны темной энергии
Основной особенностью всякого мазера является отсутствие в области, где происходит излучение, теплового равновесия между излучающими атомами или молекулами и окружающей средой. В этом случае коэффициент поглощения среды становится отрицательным. Это значит, что излучение, проходя через среду, вместо того, чтобы уменьшать свою интенсивность, становится более интенсивным. Происходит лавинообразное увеличение числа фотонов по мере их прохождения через такую среду: число индуцированных квантов стремительно нарастает и этот процесс перекрывает неизбежные процессы поглощения.
Впервые мазеры были обнаружены в облаках рядом с яркими молодыми звездами в нашей Галактике. Позднее они были найдены и в плотных скоплениях молекулярного газа вокруг колоссальных черных дыр, обычно находящихся в центре активных галактик – квазаров. Поскольку вокруг черной дыры образуется вихревое гравитационное поле, материя, прежде чем быть поглощенной, в непосредственной близости от дыры вовлекается во вращательное движение, причем на определенном расстоянии скорость движения приближается к световой. Это приводит к жесткому рентгеновскому и гамма-излучению, благодаря чему черная дыра и может быть обнаружена. Это излучение иногда и «зажигает» космические мазеры.
Совсем недавно, выполняя обзор 47 удаленных квазаров, Роберт Антонуччи (Robert Antonucci) из университета штата Калифорния в Санта-Барбара и Ричард Барвейнис (Richard Barvainis) из Национального научного фонда США, обнаружили мазер рядом с квазаром, который находится от нас на расстоянии приблизительно 6,5 млрд. световых лет, что в 10 раз дальше, чем наблюдавшиеся ранее объекты такого рода. А это открывает новые перспективы изучении природы черных дыр на столь ранних этапах образования Вселенной. Как правило, газовые облака, испускающие микроволновое излучение, обращаются вокруг черной дыры. Измеряя доплеровское смещения линий мазера, можно определить орбитальную скорость движения, что позволяет оценить не только массу черной дыры, но и расстояние, на котором находится облако по отношению к центральной части квазара. Особенность открытия состоит в том, что мазер дает возможность определить абсолютное расстояние до квазара не только полагаясь на яркость квазара, но и на основании углового размера облака, что значительно повышает точность определения и, главное, может быть индикатором того, насколько искривлено пространство в той области Вселенной.
«Дело в том, что в плоской Вселенной оценки расстояния на основании яркости и углового размера объекта совпадают, - объясняет Роберт Антолуччи изданию New Scientist. – Но они отличаются в искривленном пространстве, которое, согласно общей теории относительности, образуется вблизи гравирующих масс. Тот факт, что мы обнаружили мазер на расстоянии 6,5 млрд. лет, и, следовательно, можем определить свойства пространства в столь раннюю эпоху, открывает возможность проверки космологических гипотез, в частности, влияния темной энергии на эволюцию Вселенной.
Согласно современным представлениям, темная энергия начала оказывать влияние на расширение Вселенной только 5 млрд. лет назад, что соответствует расстояниям до объектов 5 млрд. световых лет. Этот момент считается поворотным пунктом в эволюции нашего мира. Поиск других мазеров вблизи этого критического расстояния и изучение природы пространства, в котором существуют порождающие их квазары, позволит проверить, насколько вообще обоснована гипотеза о темной энергии. Таким образам, космические мазеры могут стать новым классом объектов для тестирования любых космологических теорий».
Открытие самого удаленного мазера было сделано при помощи наблюдений на
Поделиться