Лекция 21

История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Исследования туманностей и межзвездной
среды
Процессы
взаимодействия
между
веществом
излучением (аппарат квантовой механики).
и
Планетарные туманности (ПТ). Линии небулия.
1928 г. – Айра Боуэн (1898-1973) - две из линий небулия
N1 и N2 – запрещенные переходы [OIII]. Возникают при
маленькой плотности газа и маленькой плотности
излучения.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Исследования туманностей и межзвездной
среды
Свен Росселанд (1894-1985) – присутствие эмиссионных
линий в спектрах ПТ – флюоресценция
1931 г. - теорема Росселанда - 1→3→2→1 чаще в
туманностях, подсвечиваемых звездой, чем 1→2→3→1
Занстра – метод определения температуры звезды,
ионизующей газ.
В.А. Амбарцумян – массы туманностей и температура
газа (30-е гг.).
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Исследования межзвездной среды
Наличие “темных пятен” – диффузная среда.
1904 г. – Иоганнес Гартман (1865-1936) – спектр двойной
звезды δ Ориона - линии Н и К (Ca II) не сдвигаются.
Межзвездное облако.
1919 г. – межзвездные линии натрия.
1937 г. – калий, железо, титан и т.д.
Отто Струве и С.Б. Герасимович – расщепление линий,
множество облаков, оценки средней плотности.
1938 г. – Отто Струве – небулярный спектрограф – облака
газа, излучающие в сериях Бальмера.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Исследования межзвездной среды
1930 г. – Роберт Трюмплер (1886-1956) – по статистике
размеров
рассеянных
скоплений
–
межзвездное
поглощение - пыль.
1948-1949 гг. - У. Хилтнер и Дж. Холл и
В.А. Домбровский –
межзвездная поляризация света.
1951 г. – Р. Девис и Дж. Гринстейн – механизм
поляризации – несферические частицы в магнитном поле.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Исследования межзвездной среды
1939 г. – Стремгрен – теоретическое обоснование
существования зон H II.
1951-1955 гг. – Ф. Кан и С.А. Каплан – движение
ионизационных фронтов.
С.Б. Пикельнер и С.А. Каплан – движение ударных волн в
межзвездной среде.
С.А. Каплан – теория турбулентности межзвездной среды.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Карл Янский (1905-1950) –
инженер в лабораториях
телефонной компании «Белл» в
Нью-Джерси.
1927 г. – первый в мире
трансатлантический
радиотелефон. Помехи.
Причина?
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Карл Янский
Радиошум, создаваемый излучением на длине волны 14,6
м: 1 – шумы от местных гроз; 2- шумы от далеких гроз; 3 –
постоянный свистящий шум неизвестного происхождения.
1932 г. – космическое радиоизлучение
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Карл Янский
1933 г. – отождествил с Млечным Путем – радиошум был
связан с определенным направлением.
4 статьи.
Proc. Inst. Radio Eng. - 1932, 1932, 1933
Popular Astronomy - 1933
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Карл Янский
1935 г. – центральная часть Млечного Пути – по характеру
зависимости направления от времени дня и времени года («звездный
шум» имел наибольшую интенсивность, когда антенна была
направлена на центральную часть Млечного Пути).
Статьи не вызвали большого интереса.
1938 г. – прекратил исследования в этой области.
Занимался разработкой микроволновой радиоаппаратуры.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Грот Рёбер (1911-2002)
радиоинженер.
–
Читал статьи Янского. Хотел
работать в компании «Белл».
1937 г. – во дворе собственного
дома первый в мире
радиотелескоп с поворотной
параболической антенной
диаметром 9,5 м.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Грот Рёбер. Телескоп был фиксирован в меридиане.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
С 1937 г. – систематические радионаблюдения неба.
1939 г. – первый результат.
1940 г. – статья в Astrophysical Journal. Максимумы
интенсивности – прохождение Млечного Пути через
меридиан.
1944 г. – статья в Astrophysical Journal. Радиоизлучение
Солнца (не первый, но публикация первая).
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Cas A
Sgr A
Cyg A
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
1942 г. – открытие радиоизлучение Солнца на метровых
волнах - резкое возрастание излучения при вспышке
обнаружил Хей на радиолокаторе.
(Струве, стр. 100)
1942 г. - Саусворт (США) - тепловое радиоизлучение
спокойного Солнца на волнах 3 и 10 см.
(Струве, стр. 98)
1946 г. - Дж. Хей, С. Парсонс и Дж. Филлипс - первый
дискретный источник Лебедь A.
(Струве, стр. 101)
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Излучение в радиолиниях
1947 г. – Хендрик ван де Хюлст – переход между
подуровнями сверхтонкой структуры основного состояния
атома водорода.
Линия на длине волны λ = 21,11 см (ν = 1420,4 МГц).
(Струве, стр. 101-102)
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Излучение в радиолиниях
1948 г. (публикация 1949 г.) – И.С. Шкловский (1916-1985)
рассчитал вероятность перехода и интенсивность
излучения - радиолинию можно наблюдать при помощи
тогдашней технике!
1951 г. – первая регистрация радиоизлучения – США,
Голландия, Австралия.
(Ефремов, стр.145)
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Излучение в радиолиниях
1952 г. – Дж. Вилд (США) и 1959 г. – Н.С. Кардашев –
принципиальная возможность наблюдений переходов
между близкими уровнями атома водорода (при n>28 радиодиапазон). Разреженная среда.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Излучение в радиолиниях
1959 г. – И.С. Шкловский - возможность обнаружения
линий молекул OH (λ = 18 см) и CH (λ = 9 см).
Линии OH – 1963 г. – сотрудники Массачусетского
технологического института – в спектре источника
Кассиопея А – две линии поглощения ОН.
1965 г. – космические мазеры – аномальное излучение
молекул OH (первоначально “мистериум”).
1973 г. – CH
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Нетепловое радиоизлучение
1942 г. – Грот Рёбер – первая радиокарта неба. Природа?
1950 г. – Х. Альвен и Н. Герлофсон (Швеция) и К.
Киппенхойер (ФРГ) – релятивистские электроны,
движущиеся в магнитных полях.
1950-1953 гг. – В.Л. Гинзбург, Г.Г. Гетманцев, М.И.
Фрадкин – теория синхротронного излучения.
1949 г. – Дж. Болтон и Г. Стенли (Австралия) – мощный
источник радиоизлучения Телец А – Крабовидная
туманность.
1953 г. – И.С. Шкловский – синхротронная природа.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Спиральная структура Галактики
1954 г. – ван де Хюлст,
Мюллер и Оорт (Лейденская
обсерватория) – первые
карты распределения
нейтрального водорода в
Галактике.
Для данной галактической
долготы – зависимость
интенсивности излучения от
длины волны.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Внегалактическая радиоастрономия
1946 г. – Дж. Хей, С. Парсонс и Дж. Филлипс (Англия) –
дискретный источник Лебедь А (1951 г. отождествление с
эллиптической галактикой).
Каталоги таких объектов.
1950 г. – Первый Кембриджский каталог.
1955 г. – Второй.
1959 г. – Третий Кембриджский каталог (3C)
(под рук. Мартина Райла. В 1974 г. – Нобелевская премия с
Э.Хьюишем – «за новаторские исследования в радиоастрофизике».)
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Внегалактическая радиоастрономия
Природа? Радиозвезды?
1960 г. - Т. Метьюз и А. Сендидж – отождествили 3C 48 со
слабым звездообразным объектом 16 зв.вел. (на 5-м
телескопе). Эмиссионные линии!?
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Внегалактическая радиоастрономия
1962 г. - Т. Метьюз и А. Сендидж – 3C 286 – объект
17 зв. вел (в УФ на 1 зв. вел. ярче, чем в оптике).
1963 г. – К. Хазард, М. Маккей и А. Шиминс (Австралия) –
3C 273 – при покрытии Луной – координаты. Двойной.
Звезда 13 зв.вел. + туманность в виде струи.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Внегалактическая радиоастрономия
Маартен Шмидт (Паломар) – 3C 273 – 4 из 6 эмиссионных
линий – бальмеровские, если их сдвинуть в УФ (z = 0,16).
(Ефремов, стр. 196)
Позже Гринстейн 3C 48 – z = 0,367.
Светимости 1045 – 1047 эрг/c
А.С. Шаров и Ю.Н. Ефремов - вариации блеска.
(Ефремов, стр. 196-197)
Позже Х. Смит и Д. Хоффлейт – размеры – 1 световая
неделя.
Квазары.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Реликтовое излучение
Стационарная Вселенная – Нестационарная Вселенная
Первичный нуклеосинтез?
Горячая Вселенная – Холодная Вселенная
1946 г. – Георгий Гамов (1904-1968) - Physical Review,
Expanding Universe and the Origin of Elements.
1948 г. – Ральф Альфер, Роберт Херман – ядерные
реакции в горячем веществе в начале космологического
расширения.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Реликтовое излучение
1960 г. - Кроуфорд-Хилле, Холмдел (шт. Нью-Джерси,
США) - антенна для приема радиосигналов, отраженных
от спутника-баллона «Эхо».
К 1963 г. для работы со спутником эта антенна была уже
не нужна.
Радиофизики Роберт Вудро Вилсон (р. 1936) и Арно Элан
Пензиас (р. 1933) из лаборатории компании «Белл»
решили использовать ее для радиоастрономических
наблюдений.
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Реликтовое излучение
Излучение приходит из космоса.
Температура - 2.5 – 4.5 К.
Разговор с Бернардом Берком из MTI, который слышал от своего
коллеги Кена Тернера (Институт Карнеги) о докладе Фила Пибблса в
Университете Джона Хопкинса.
Фил Пибблс – сотрудник Роберта Дикке.
Группа Дикке разрабатывала аппаратуру и методику для
поиска микроволнового излучения – остатка горячей
вселенной (10 К).
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Реликтовое излучение
Astrophysical Journal, Nov. 1, 1965
Cosmic Black-body Radiation
R.H. Dicke, P.J.E. Peebles, P.G. Roll, D.T. Wilkinson
«While we have not yet obtained results with our instrument, we recently
learned that Penzias and Wilson (1965) of the Bell Telephone Laboratories
have observed background radiation at 7.3 cm wavelength...»
A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s
A.A. Penzias, R.W. Wilson
«A possible explanation for the observed excess noise temperature is the
one given by Dicke, Peebles, Roll, and Wilkinson (1965) in a companion
letter in this issue.»
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Реликтовое излучение
Нобелевская премия – 1978 г.
Упущенные возможности
1941 г. – МакКеллар – возбуждение вращательного состояния
радикалов CN в межзвездном газе вызывалось излучением с
температурой 2.3 К!
1957 г. - Т.А. Шмаонов (ГАО), аспирант С.Э. Хайкина – на волне 3 см
– однородное фоновое излучение с температурой 2-8 К. Публикация в
техническом журнале.
1964 г. - А.Г. Дорошкевич и И.Д. Новиков – современная аппаратура
может обнаружить реликт (теория горячей Вселенной по Гамову).
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Пульсары
Энтони Хьюиш (род. 1924 г.) – Кембридж
Мерцания на межзвездной плазме.
Поиск точечных радиоисточников.
Меридианный радиотелескоп Маллардской
радиоастрономической обсерватории.
3.68 м
Время мерцаний – секунды
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Пульсары
Меридианный радиотелескоп
Маллардской
радиоастрономической
обсерватории.
3.68 м
Время мерцаний – секунды
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Пульсары
Джоселин Белл (род. 1943 г.) – Кембридж
Поиск квазаров!
1967 г. – июль - начало
Объект - LGM-1
(CP 1919)
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Пульсары
Август 1967 г.
Объект - LGM-1
(CP 1919)
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Пульсары
Ноябрь 1967 г.
Nature – февраль 1968 г.
(Смит, стр. 14)
В 1974 г. – Нобелевская
премия (Э. Хьюиш)
История астрономии
20-40-е гг., 40-60-е гг. XX века
Становление радиоастрономии
Пульсары
Франко Пачини – Nature - 1967 г.
Вращающаяся нейтронная звезда с сильным дипольным
магнитным полем действует как электрический генератор
большой мощности.
Т. Голд – Nature – июнь 1968 г.
Пульсары можно отождествить с вращающимися
звездами.
(Смит, стр. 15)