Polyarizaciya izlucheniya (kosmicheskih istochnikov)

Obychno rassmatrivayut lineinuyu i krugovuyu polyarizaciyu el.-magn. voln. Lineinaya polyarizaciya vydelyaet ploskost', v k-roi proishodyat kolebaniya elektrich. vektora E (vektora napryazhennosti elektrich. polya volny). Krugovaya P. i. harakterizuet napravlenie vrasheniya elektrich. vektora v ploskosti, perpendikulyarnoi luchu zreniya. P. i. opisyvayut s pomosh'yu t.n. parametrov Stoksa, k-rye, po-sushestvu, opredelyayut potoki izlucheniya s zadannym napravleniem polyarizacii.

Polyarimetrich. nablyudeniya vedutsya vo vseh diapazonah dlin voln - ot radiodiapazona do rentgenovskogo. Nablyudayut: polyarizaciyu izlucheniya solnechnoi korony; polyarizaciyu solnechnogo sveta, otrazhennogo ot atmosfer planet i komet; sobstv. lineinuyu i krugovuyu polyarizaciyu izlucheniya mnogih zvezd i tumannostei (napr., sil'nuyu P. i. v radio-, optich. i rentg. diapazonah Krabovidnoi tumannosti); mezhzvezdnuyu polyarizaciyu, k-raya voznikaet pri prohozhdenii sveta zvezd cherez mezhzvezdnye gazovo-pylevye oblaka; P. i. vnegalaktich. ob'ektov (galaktik, skoplenii galaktik, kvazarov i dr.). Dlya izmereniya P. i. zvezd i galaktik primenyayutsya vizual'nyi, fotografich. i fotoelektrich. metody. V shiroko rasprostranennom fotoelektrich. metode ispol'zuetsya obychnyi elektrofotometr, prichem pered fotoumnozhitelem stavitsya analizator polyarizacii (polyarizac. prizma). Izmereniya fototoka provodyatsya pri raznyh uglah povorota analizatora vokrug osi svetovogo puchka. Raznost' znachenii fototokov dlya dvuh vzaimno perpendikulyarnyh polozhenii analizatora i opredelyaet stepen' polyarizacii svetovogo puchka.

Odnim iz osnovnyh mehanizmov vozniknoveniya P. i. yavlyaetsya rasseyanie izlucheniya na elektronah, atomah, molekulah i pylinkah. Dlya sluchaya tomsonovskogo rasseyaniya na elektronah i releevskogo rasseyaniya na malyh po sravneniyu s dlinoi volny izlucheniya chasticah zadacha o raspredelenii stepeni lineinoi polyarizacii po disku goryachei zvezdy s ploskoparallel'noi atmosferoi byla vpervye reshena V.V. Sobolevym v 1943 g., a zatem nesk. let spustya nezavisimo ot nego S. Chandrasekarom (SShA). V rassmatrivaemoi modeli maks. stepen' polyarizacii (12%) dostigaetsya na krayu diska zvezdy, prichem elektrich. vektor el.-magn. izlucheniya kolebletsya perpendikulyarno ploskosti, soderzhashei normal' k vnesh. granice atmosfery i luch zreniya.

Ris. 1. Mezhzvezdnaya polyarizaciya sveta v nashei Galaktike (po D. Met'yusonu). Dlina chertochek sootvetstvuet otnositel'noi velichine lineinoi polyarizacii. Dlya galaktich. dolgot ot 0o do 60o polyarizaciya neregulyarna, chto ukazyvaet na melkomasshtabnost' i neskorrelirovannost' magnitnyh polei. V napravlenii 60-90o luch zreniya idet vdol' dvuh rukavov Galaktiki, a ot 90 do 210o peresekaet rukava tri raza. V intervale 210-280o luch zreniya lezhit vne rukavov, a nachinaya s dolgoty 290o, peresekaet pervyi rukav.

Izluchenie odinochnoi sfericheski-simmetrichnoi zvezdy s odnorodnym raspredeleniem yarkosti po ee poverhnosti vsegda nepolyarizovano vsledstvie togo, chto na vidimoi polusfere (i dazhe na polovine etoi polusfery) vsegda naidutsya dva takih odinakovyh elementa poverhnosti, elektrich. vektory k-ryh koleblyutsya vo vzaimno perpendikulyarnyh napravleniyah i kompensiruyut drug druga, t.e. summarnoe izluchenie etih dvuh elementov poverhnosti okazyvaetsya nepolyarizovannym. P. i. vozmozhna, kogda istochnik nesimmetrichen: pri otklonenii formy zvezdy ot sfericheski-simmetrichnoi, chto privodit, v chastnosti, k izmeneniyu ee bleska pri vrashenii i dvizhenii po orbite v dvoinoi sisteme; pri zatmenii komponentov v tesnyh dvoinyh sistemah, kogda holodnaya zvezda zatmevaet goryachuyu; pri otrazhenii sveta odnogo iz komponentov poverhnost'yu dr. komponenta; pri rasseyanii sveta v okolozvezdnoi nesferich. obolochke. Polyarizac. nablyudeniya dvoinyh zvezd pozvolyayut sushestvenno utochnit' geometriyu ih orbit i, v chastnosti, opredelit' ugol naklona orbity, ee razmery, ellipsoidal'nost' komponentov i t.d.

Rasseyanie i pogloshenie sveta orientirovannymi nesferich. pylinkami horosho ob'yasnyayut nablyudaemuyu lineinuyu i krugovuyu polyarizaciyu optich. i IK-izlucheniya mnogih holodnyh (v chastnosti, uglerodnyh) zvezd, galaktich. tumannostei, a takzhe mezhzvezdnuyu polyarizaciyu sveta. Izluchenie, idushee k nablyudatelyu cherez oblako orientirovannyh pylinok, stanovitsya lineino polyarizovannym, esli napravlenie orientacii ne sovpadaet s luchom zreniya. Issledovaniya pokazali, chto izluchenie zvezd, nahodyashihsya vblizi ploskosti Galaktiki, polyarizovano v srednem parallel'no etoi ploskosti (ris. 1). Napravleniya polyarizacii korrelirovany v masshtabah vsei Galaktiki. Eto govorit ne tol'ko ob odinakovoi prirode pylinok, nahodyashihsya v raznyh oblastyah Galaktiki, no i o preobladanii kakogo-to odnogo mehanizma ih orientacii. Faktorami, obuslovlivayushimi orientaciyu chastic mezhzvezdnoi pyli, mogut byt': obshee galaktich. magn. pole; svetovye potoki, naibolee intensivnye v ploskosti Galaktiki; kosmich. luchi i dr. potoki chastic. Po-vidimomu, regulyarnost' galaktich. mezhzvezdnoi lineinoi polyarizacii svyazana vse zhe so srednim galaktich. magn. polem, idushim vdol' spiral'nyh rukavov.

Dovol'no sil'noi elliptich. polyarizaciei obladaet izluchenie plazmennyh atmosfer kompaktnyh zvezd s sil'nymi magn. polyami (belye karliki, neitronnye zvezdy). Polyarimetrich. issledovaniya takih ob'ektov pozvolyayut opredelit' ih poverhnostnye magn. polya (sm. Faradeya effekt).

Polyarimetrich. nablyudeniya galaktik priveli k obnaruzheniyu lineinoi polyarizacii ih izlucheniya v radio- i optich. diapazonah. P. i. nablyudaetsya ot vsei galaktiki v celom, a v ryade sluchaev i ot ee yadra. Kak pravilo, P. i. yader norm. galaktik otsutstvuet. P. i. norm. galaktik svyazana, skoree vsego, s raspredelennoi v galaktike pyl'yu, t. e. imeet tu zhe prirodu, chto i mezhzvezdnaya polyarizaciya sveta v nashei Galaktike. Sovsem inaya kartina nablyudaetsya dlya galaktik s aktivnymi yadrami (sm. Yadra galaktik). Tak, stepen' polyarizacii optich. izlucheniya seifertovskih galaktik vozrastaet s umen'sheniem diafragmy elektropolyarimetra, chto svidetel'stvuet o P. i. imenno yadra. Znachit, polyarizaciei obladaet izluchenie kvazarov, N-galaktik i osobenno lacertid. Maks. stepen' P. i. laper-tid mozhet prevoshodit' 40%. U ryada galaktik s aktivnymi yadrami nablyudaetsya P. i. plazmennyh strui, vybroshennyh iz oblasti yadra (napr., u gigantskoi radiogalaktiki NGC 4486 - radioistochnika Deva A).

Istochnikom P. i. perechislennyh vnegalaktich. ob'ektov, skoree vsego, yavl. sinhrotronnoe izluchenie relyativistskih elektronov v magn. pole. Stepen' lineinoi polyarizacii takogo izlucheniya mozhet dostigat' 70% v sluchae odnorodnogo magn. polya, a napravlenie kolebanii vektora E v etom sluchae perpendikulyarno ploskosti "luch zreniya - napravlenie magn. polya".

Dlya skoplenii galaktik issledovanie lineinoi P. i. pozvolyaet sdelat' ryad vyvodov o forme skoplenii, ih prostranstv, orientacii, plotnosti elektronov v mezhgalaktich. srede skopleniya i t. d.

Zametnoi krugovoi polyarizacii ot vnegalaktich. ob'ektov ne obnaruzheno.

Ris. 2. Polyarizaciya izlucheniya komety v ploskosti rasseyaniya. Obuslovlena orientaciei pylinok v golove i v hvoste komety za schet vzaimodeistviya ih s solnechnym izlucheniem. V oblasti, gde orientacii pylinok sil'no meshayut soudareniya s molekulami gaza (oblast' plotnogo gaza okolo yadra komety), polyarizaciya izlucheniya imeet inoi harakter.

V predelah Solnechnoi sistemy polyarimetrich. nablyudeniya pozvolyayut poluchit' cennuyu informaciyu o him. sostave oblachnogo pokrova planet, sostave i stroenii komet, zodiakal'nogo sveta i dr. ob'ektov. Tak, po P. i. bylo obnaruzheno zametnoe kolichestvo sernoi kisloty v atmosfere Venery. P. i. komet mozhet byt' ob'yasnena rasseyaniem solnechnogo sveta na orientirovannyh asimmetrichnyh pylinkah, nahodyashihsya v golove i hvoste komety (orientiruet pylinki, po-vidimomu, sam zhe svetovoi potok), a takzhe rasseyaniem solnechnogo izlucheniya molekulami plotnoi gazovoi obolochki, okruzhayushei yadro komety (ris. 2). Izuchenie P. i. komet pozvolilo ustanovit' silikatnuyu prirodu pylinok, vhodyashih v sostav golovy ryada issledovannyh komet.

Kartina lineinoi polyarizacii zodiakal'nogo sveta (solnechnogo sveta, rasseyannogo na pylinkah geliocentrich. pylevogo oblaka, splyusnutogo k ploskosti Solnechnoi sistemy) horosho soglasuetsya s predstavleniem o prisutstvii v mezhplanetnoi srede krupnyh silikatnyh i melkih zheleznyh pylinok. Obnaruzhenie krugovoi polyarizacii zodiakal'nogo sveta i harakter ee zavisimosti ot nebesnyh koordinat pokazali, chto takaya P. i. mozhet vozniknut' pri odnokratnom rasseyanii nepolyarizovannogo solnechnogo izlucheniya na nesfericheskih, horosho pogloshayushih svet, orientirovannyh pylinkah (pri etom vklad melkih chastic v krugovuyu polyarizaciyu izlucheniya mnogo bol'she, chem krupnyh silikatnyh).

V 70-e gg. 20 v. voznikla rentgenovskaya polyarimetriya. K ee dostizheniyam otnositsya obnaruzhenie sil'noi polyarizacii rentg. vspyshek na Solnce, rentg. izlucheniya Krabovidnoi tumannosti, a takzhe raspolozhennogo vnutri ee pul'sara PSR 0531+21 (bystrovrashayusheisya neitronnoi zvezdy), izlucheniya rentg. istochnikov Lebed' H-1 i Skorpion H-1. Eti otkrytiya podtverzhdayut, v chastnosti, mnenie, chto izluchenie Krabovidnoi tumannosti vo vseh nablyudaemyh diapazonah imeet magnitotormoznuyu (sinhrotronnuyu) prirodu.

Lit.:
Sherkliff U., Polyarizovannyi svet, per. s angl., M., 1965; Dolginov A.3., Gnedin Yu.N., Silant'ev N.A., Rasprostranenie i polyarizaciya izlucheniya v kosmicheskoi srede, M., 1979; Kurs astrofiziki i zvezdnoi astronomii, 3 izd., t. 1, M., 1973, s. 460-85.

(Yu.N. Gnedin)