Исследование искажения спектра реликтового излучения Липовка, Антон Адольфович

Введение к работе

Актуальность тени

В исследовании наблюдаемой Вселенной методы молекулярной спектроскопии затг мают особое место . Ьто обусловлено том , что в последние годы в различных областях спектра ігосмичзскигс излучении обнарутано большое число молекулярных линий и с каждым годом ато .число быстро увеличивается , а также тем , что моловд-'ы являются чрезвычайно чувствительными диагностическими зондами физических условии во всем разнообразии изучаемых объектов , что позволяет получить данные о температуре вещества и внутреннего поля излучения , плотности , химическом , а таюче изото&шм составе газа в этих объектах . Как правило , условия в изучаемых объектах далеки от термоди эмичвеки равновесных , и в этом случае ко юіу.т наряду с атомами существенно влияют на топленой оаланс . При изучении не очень далеких эпох , характеризуемых величиной красного смещения z * I - 10 , основную роль играют исследования спектров ісвазаров , позволяющие зондировать газ в лакмзя-альфа облаках расположенных на этих коемсогичэсклх расстояниях . При этом мы имеем дело с сильно нелинейной стадией эволюции Вселенной-Что касается более ранних эпох = > 10 , то здесь основным "инструментом" исследования становится фоновое рэдиотоьоо излучение , в спектре которого могут появляться искажения , связаннее с различными процессами энорговыделения , а такие» переработки энергии различными атомами и молекулами в рмшио космологические эпохи . С.ушествуюшдо в настоящее время измерении температурі.' и степени анизотропии спектра реликтового излучони.ч подтверждают высокую степень его изотропии и совпадение) ее спектром черного тела при температуре т-з-. «к с высокой точностью в широком диапазоне чзстот . Имеется большое колдчоство таких измерений сіз-tt] , а более детальный обзор моїпю найти и і->ї Наиболее жесткую опенку на возмоивдю величину отклонена ю.-п

КабЛЮДеНИЯ СОВЕ [&J . D СООТВОТСТВИИ С ЭТИ* pGIiy.'H.T-JI'W

температура рз.шктовоі'о иаяучекил имеет величину т « 2./з-.- (С.обг-. в диапазоне длин волг от о.с мм. до і см.

.-4-

ЧзЗшдэтелише пределы на слношни й^г'"т на малых угловых :?с!ктаог:х обсуждаются в сбзпрэ C7i , а болов позднио измерения ев] дают 6<.v.eo точный верхний предел, на это отношение . Таким образом, возникает необходимость детального исследования более широкого круга процессов,приводящих к таким искажениям.

Важьость исследования проблем , описанных выше , а также стремительное развитие и улучшение чувствительности существующей наблвдате.чънок техники . обусловили актуальность настоящей работы.

Цель диссертации состоит в исследовании роли , которую играют некоторые молекулі в космологически удаленных объектах , а также в разработке нових методов тестирования химического состава и Физических условий в удаленных космологических объектах и первичном газе посредством изучения возникающих искажений спектра реликтового излучения .

_Нау"чая новизна

. Ь процессе работы был получен ряд новых результатов , касающихся вычисления сил линии и вероятноегой переходов , а также оптических толщин для некоторых молекул , ' представляющих астрофизический интерес , получены рекуррентные решения системы уравнения б?ланса кяселеяностев ( являющиеся обобщением метода матрицы Ситова ) .рассчитаны точные зависимости скоростей радиэгивной ассоциации и фотодассоциацйи от температуры длн

-олебательных ;:вантспых чисел от о до гз основного олэктрошюго состояние мускулы lih , и на основи этих результатов получена чсрма спеш из лшых искажений реликтового излучения . Исследуется возможное п. помскл и обнаружения удзле'"ных квазаров по 2бг,орб«'.иот.'ыу деталям в их спектрах , обусловлонпым поглощением е .'Л1Ч/ЯХ уоізкулярного иона н*н+, з тггскэ расечктг J профили

люкграл^'х искажения реликтового излучения в >'елея- Л'иинсовскоа сй.-:сти, об у :.чо пленные лгл'.шєешндкоа космологической иолекулоя н_?г." пе; іінініи исч:-жон;м, расположенных в г-злзкоя ь:;к,в;кол области

Научное и практическое значения

Важность и практическая ценность приставляемой рисогы обусловлена гем , что разработка новых методов тестировании химичєсїзі и физичесісих условия в удаленных кссмол.яичэслкх объектах и первичном газе очень ванта в связи с тем , что ,с одчол стороны , этого требует развитее наблюдательной базы , а с другой стороны , такие методы уникальны по своим возможностям , поскольку могут дать бесценную информацию с Вселенной в ранни? эпохи . Приведенные в диссертации результаты расчетов сил линия и оптических толщи молекул гипохлорнозатистой кислоты и тиогидроксиламика позволяют ставить наблюдательную задачу по поиску этих молекул в межзвездной среде . Вычисленные скорости радиэтивных ассоциации и фотодиссоциации молекулы lih представляют самостоятельный научный интерес . так как данные о скоростях элементарных процессов используются в широком круге астрофизических задач . Полученные рекуррентные решения уравнения баланса населенностеа значигельно упрощают и ускоряю; процедуру расчетов населопностел квэнголых уровней в задачах , связанных с переносом излучения . Практическое значение для возможности поиска и обнаружения удаленных квззэрсв имеют рассчитанные птичениско то.шдины удаленных облаков и ширины линий во вращательной структуре молекулярного иона че-н¹' . Искажения спектра реликтового излучения , возникающие вследствие люминесценции первичных искажений з Винсвской области , исследуются в четвертая главе . Показано , что с иомиадо полученных результатов , при условии наблюдения этих искажении , становится возможным определение ряда важных характеристик , чмеих как начало эпохи вторичного разогрева . обилие первичного іюйторкн и ряд других . В процессе работа било создано мэтематичоскоо обеспечение , которое может быть применено при обр:-л"/гл-;е результатов нэблюдени' .

На защиту выносятся следующие результаты :

1. На основе спектроскопических констант сделаны расчеты сил линий и вероятностей радиативных переходов молекул носі , nh sh , а также получены новые данные о сечениях и скоростях радиатианоя ассоциации и фотодиссоциации молекулы lih ,

2. Новый метод расчота населешюстей квантовых.уровней о помощью рекуррентных соотношений , являющийся обобщением метода матрицы Ситона .

3. Рассчитанные эффекты , связанные с искажением спектра
реликтового излучения , возникающие на линейной стадии эволюции
Вселенной (z>20), обусловленные каскадной деакгиезцией

КОСМОЛОГИЧеСКИХ МОЛекуЛ LiH .

4. Результаты расчетов величины и формы искажений спеїстрз реликтового излучения, возникающих в Рслей-дтансовской области вследствие люминесценции молекулой h₂d* первичных неравновесностей.

5. Исследование роли молекулы йен* в эпохи * = 3-Ю (нелинейная стадия эволюции Вселенной ) и методика привязки к реальным наблюдениям по абсорбционным спектрам.

Апробация работы

Диссертация и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались на семинарах С.-Петербургского филиала Специальной астрофизической обсерваторли , нэ xxui . Всесоюзной радиоастрономической конференции в Ашхабаде , Первом пленарном заседании Европейского астрономического общества в г. Льеж (Бельгия), на семинаре отделения астрофизики Римского университета

La Sauienza , Второй КОНфврвНЦИИ ЕврОШЙСКОГО ЭСТрОНОМИЧеСКОГО

общества в г. Торуни < Польша ) , на xxv радиоастрономической конференции в г. Пушино 1993г.

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в работах СП -Г"') .

Структура' и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка цитируемой литературы; содержит j*i страницу , 21 рисунок и іі таблиц .