Формирование спектральных линий высоковозбужденных атомов в рекомбинирующей космической плазме тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

жии государственный университет - У ИЛИ 1935 им' м' в' ЛОМОНОСОВА

На правах рукописи УДК 524.3/.5+533.9

Гуляев Сергей Александрович

формирование спектральных линий высоковозбужденных атомов в рекомбинирующей космической плазме

Специальность 01.03.02 - Астрофизика, радиоастрономия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва 1995

Работа выполнена в Уральском государственном университете им. А. М. Горького.

Научный консультант:

доктор физико-математических наук

профессор

Д. А. Варшалович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук профессор

Н. А. Сахибуллин

доктор физико-математических наук

Н. Г. Бочкарев

доктор физико-математических наук

В. И. Слыш

Ведущая организация: Институт астрономии РАН

Защита состоится 18 мая 1995 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, шифр Д.053.05.51. Адрес: 119899, Москва, Университетский проспект, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ (Москва, Университетский проспект, 13).

Автореферат разослан 17 апреля 1995 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук

Л. Н. Бондаренко

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Спектральные линии, образующиеся при радиационных переходах с участием высоковозбужденных (ридбергов-ских) состояний атомов, играют в астрофизике особую роль. К таким линиям относятся рекомбинационные радиолинии — спектральные линии радиодиалазона, а также высокие члены спектральных серий ультрафиолетового (серия Лаймана), оптического (серия Бальмера) и ИК диапазонов. Формируемые космической плазмой, эти линии несут информацию о физических условиях в небесных телах — планетарных и диффузных туманностях, звездных атмосферах, межзвездной среде и галактиках. В настоящее время исследование спектров высоковозбужденных атомов стало одним из основных методов изучения свойств космической плазмы.

Диссертация посвящена разработке теории формирования спектральных линий высоковозбужденных атомов в низкотемпературной космической плазме и применению полученных теоретических результатов для интерпретации астрономических (радиоастрономических) наблюдений с целью более глубокого понимания физического, динамического и эволюционного статуса этих небесных объектов.

Высоковозбужденные (ридберговские) атомы привлекают внимание исследователей своей простотой: внешний электрон находится на орбите, весьма удаленной от атомного остатка, и слабо взаимодействует с другими атомными электронами. Высоковозбужденные состояния любого атома во многих отношениях подобны состояниям простейшего атома — атома водорода с очень большим главным квантовым числом. Это обстоятельство облегчает понимание физических процессов формирования спектральных линий высоковозбужденных атомов в плазме и дает возможность более полного и детального их изучения.

Изучение спектров высоковозбужденных атомов берет начало от

пионерских работ Иоганна Бальмера (1885 год, [1]) и Иоганнеса Рид-берга (1890 год, [2]), в честь которого и были названы эти атомы и их состояния (ридберговские атомы, ридберговские состояния). С тех далеких времен работа по изучению высоковозбужденных состояний атомов фактически не прекращалась. Наряду с классическими экспериментами Штарка (1913 - 1915 годы, [3]) и основополагающими теоретическими работами Шредингера (1926 - 1927 годы, [4]), ставшими фундаментом квантовой механики атома водорода, можно назвать ряд исследований, посвященных специально проблеме высоковозбужденных состояний атомов — это теоретические работы Ферми (1924 г. [5]; 1934 г. [6]), Ланчоса (1930 г., [7]), Мензела с соавторами (1938 г., [8]), Унзольда (1948 г., [9]), экспериментальные работы группы Сегре, выполненные в 1930-е годы, в которых изучалось поведение высоковозбужденных состояний Na в электрическом и магнитном полях (см., например, [10]), и другие.

И в то же время, исследования высоковозбужденных состояний атомов с полным правом можно назвать новым направлением в атомной физике и астрофизике, возникшим лишь три десятилетия тому назад. Толчком к развитию исследований послужило предсказание Кардашевым в 1959 году [11] и последующее открытие группами Сороченко в Пущино [12] и Дравских в Пулково [13] в 1964 году радиорекомбинационных линий в спектрах галактических областей НИ.

Первоначально усилия исследователей радиорекомбинационных линий концентрировались на наблюдениях классических ярких HII-областей (Orion, Omega и т. д.). Однако, с развитием техники эксперимента — повышением чувствительности радиотелескопов и приемников, появлением многоканальных спектрометров в диапазоне длин волн от мииллиметров до декаметров — стало возможным исследование радиорекомбинационных линий по отношению к зна-

чительно более широкому кругу астрофизических явлений, куда в настоящее время входит изучение планетарных туманностей, остатков вспышек сверхновых, ядер некоторых радиогалактик, распределения ионизованного газа в плоскости Галактики и др. (см. материалы конференций [14, 15]). При этом радиорекомбинационные линии используются как инструмент для исследования структуры и физических условий в этих объектах. Кроме того, радиорекомбинационные линии можно использовать для измерения магнитных полей [16], определения распространенности химических элементов в галактических и внегалактических туманностях [17, 18, 19], для изучения строения и кинематики Галактики [20, 21]. Новый этап в исследовании космоса с помощью радиорекомбинационных линий связан с наблюдениями углеродных линий декаметрового диапазона в направлении остатка вспышки сверхновой — радиоисточника Cas А [22].

По мере накопления наблюдательного материала возникали проблемы и противоречия, которые стимулировали развитие теории формирования спектральных линий высоковозбужденных атомов в космической плазме.

1. Уже с первых наблюдений радиорекомбинационных линий исследователи встретились с трудностями интерпретации результатов. Принятые линии с чисто доплеровскими профилями никак не укладывались в рамки существовавшей теории уширения спектральных линий давлением [23], построенной на основе наблюдений линий серии Бальмера. Отсутствие штарковского уширения наблюдаемых радиорекомбинационных линий требовало допустить неправдоподобно низкую плотность в туманностях, что противоречило прямым измерениям плотности оптическими методами [24].

Последовательное применение известного критерия перехода от ударного приближения к квазистатическому ([25], с. 289) показывает, что при значениях электронной плотности Ne = 103 — 104 см-3

начиная уже с номеров тг > 140 — 100, соответственно, ионы должны вести себя квазистатически и создавать такое дополнительное упш-рение радиорекомбинационных линий, которое не могло бы остаться незамеченным, особенно в тонких экспериментах по измерению радиорекомбинационных линий высших порядков.

Отсутствие квазистатического уширения радиорекомбинационных линий высших порядков по наблюдениям разных групп [26, 27, 28], а также расхождение теории квазистатического уширения с экспериментами в лабораторной плазме [29] указывает на еще одну проблему, которая требует своего разрешения. По-видимому, необходимо пересмотреть или уточнить критерий перехода от ударного приближения к квазистатическому и, возможно, сделать более строгим мало обоснованный вывод Грима [30] о том, что при формировании радиорекомбинационных линий в плазме туманностей играет роль только ударное уширение. Это требует нового тщательного рассмотрения теории квазистатического уширения.

Решение проблемы уширения могло бы также состоять в подборе модели туманности с подходящим распределением плотности. Попытки построения таких моделей предпринимались неоднократно. Так, в работах [31] и [32] были построены и рассчитаны многокомпонентные модели Туманности Ориона. К сожалению, до настоящего времени не удалось построить модель туманности, которая удовлетворяла бы одновременно всем наблюдательным данным.

Подобная проблема сохраняется при интерпретации радиорекомбинационных линий углерода в направлении Саз А. Здесь обычно рассматриваются две альтернативные модели: модель холодного газа, в которой водород находится в молекулярной фазе, и модель теплого газа, в которой водород находится в атомарном состоянии и виден в поглощении на волне Л21 см. Требования к модели можно сформулировать в виде трех основных позиций: (1) совпадение

наблюдаемых и расчетных (модельных) ширин линий как функции главного квантового числа, (2) совпадение наблюдаемых и расчетных интенсивностей линий как функции главного квантового числа, и (3) смоделированный объект должен находиться в балансе с окружающей межзвездной средой. К сожалению, обе модели не вполне удовлетворяют всем этим требованиям.

2. Известные физические проблемы принципиального характера приобрели новое звучание в связи с интерпретацией наблюдений ра-диорекомбинационных линий. Одна из них — проблема "последнего" максимально возможного связанного состояния в ридберговском атоме. Этот вопрос имеет прямое отношение к проблеме расходимости статистической суммы по связанным состояниям и, как показано в диссертации, к проблеме населенностей высоковозбужденных состояний атомов.

Особое значение этого вопроса для исследователей радиорекомби-национных линий связано с тем, что вследствие мазерного эффекта [33] интенсивность радиорекомбинационных линий оказывается в высшей степени чувствительной к отклонениям населенности высоковозбужденных состояний от равновесной. Важно последовательно рассмотреть роль эффектов неидеальности по взаимодействию высоковозбужденного атома с его окружением в низкотемпературной космической плазме и установить действительное поведение населенностей высоковозбужденных состояний. Решение этой задачи осложняется из-за существенно неравновесного (1^1ГГЕ) характера заселения атомных уровней в туманностях и межзвездной среде, где ионизующим агентом является излучение горячей звезды или внешнее нетепловое излучение или космические лучи. До последнего времени эта задача применительно к проблеме формирования спектров высоковозбужденных атомов в космической плазме не ставилась и не решалась.

3. Взаимодействие атома с внутриплазменным окружением приводит к исчезновению части высоковозбужденных состояний и эффективному снижению потенциала ионизации атома. Влияние припоро-говых эффектов на оптические свойства плазмы, особенно вблизи пределов спектральных серий, необходимо учитывать при расчете звездных спектров. Важность учета этих эффектов для астрофизики видна из следующих примеров.

Спектроскопические методы, используемые для определений спектральных классов и классов светимости (Тец и ^ горячих звезд, основаны на измерении деталей звездного спектра, формируемых при свободно-свободных и свободно-связанных переходах в атоме водорода. Замечено, что если определять физические параметры звездных атмосфер разными методами, например, по величине бальмеров-ского скачка или по ширине линий серии Бальмера, результаты получаются с большим разбросом. Это не позволяет точно зафиксировать положение горячих звезд на диаграмме Герцшпрунга-Рессела, а в случае звездных скоплений приводит к неопределенности положения точки поворота на диаграмме и, в конечном счете, к известным трудностям определения их возрастов. Представляется весьма вероятным, что указанная неоднозначность связана с тем, что при расчете формы бальмеровского скачка не учитываются эффекты неидеальности.

Среди недостаточно изученных вопросов кинетики неравновесной низкотемпературной плазмы областей НИ — вопрос об эффективности механизма лаймановской накачки в туманности [34, 35]. Эффективность этого механизма заселения высоковозбужденных уровней, альтернативного рекомбинационному заселению, зависит от распределения энергии в спектре возбуждающей звезды в области лайм-ановского скачка. Учет роли эффектов неидеальности при расчете этой области спектра звезды может оказаться критичным для реше-

ния проблемы лаймановской накачки в туманности.

Заметим, что до сих пор попытки учесть влияние эффектов неидеальности при расчете звездных спектров делались лишь для случаев очень плотных атмосфер белых карликов [36] и нейтронных звезд

[37].

4. На сегодняшний день уже в течении 30 лет остается необъяс-ненным аномальный бальмеровский декремент в спектре Туманности Ориона — результат, полученный Калером, Аллером и Боуэном

[38]. Бальмеровские линии, от Нр до #35, наблюдавшиеся в спектре Туманности Ориона, имеют аномальный (с точки зрения "стандартной" рекомбинационной теории) градиент интенсивности. Обычно этот результат интерпретируется в терминах перенаселенности высоковозбужденных уровней атома водорода в плазме туманности. Для объяснения возможной перенаселенности привлекается упомянутый выше механизм даймановской накачки [35]. Однако, специально проведенные наблюдения радиорекомбинационных линий [39, 40] не подтверждаю^ сколько-нибудь заметного влияния этого механизма на заселение (а тем более перенаселенность) высоковозбужденных уровней.

Разрешение этого потиворечия между теорией населенности высоковозбужденных уровней и наблюдениями не только сняло бы одну из самых старых проблем астроспектроскопии, но и позволило бы перейти к построению обобщенной экспериментальной кривой населенности атомных уровней в плазме туманностей. До настоящего времени не делалось попыток связать населенности высоковозбужденных уровней, полученные по наблюдениям радиорекомбинационных линий, с населенностями, выведенными из измерений оптического спектра туманности. Решение этой важной для астрофизики и атомной физики задачи позволило бы восстановить полную картину неравновесного заселения квантовых уровней атома водорода в плаз-

ме туманностей, причем в предельно широком диапазоне главных квантовых чисел: от п = 2 до п = 220.

Мы обозначили лишь некоторые из теоретических и экспериментальных проблем формирования спектров высоковозбужденных атомов в космической плазме. Как видно из этого краткого обзора, существует рад проблем общего физического характера, для успешного решения которых необходим единый подход ко всему комплексу вопросов, связанных с взаимодействием ридберговского атома с внутриплазменным окружением. Это взаимодействие проявляется в эффектах расщепления и уширения атомных уровней, в изменении структуры высоковозбужденных уровней (дрипороговых эффектах), влияет на населенность атомных состояний, а в конечном счете, на вид спектров космических источников.

Наряду с этим, существуют и специфические астрофизические проблемы, вытекающие из особых условий космической плазмы. Специфика формирования линий, возникающих при переходах между ридберговскими состояниями атомов в условиях космической плазмы, в том, что (1) линии как правило образованы колоссальным числом штарковских компонент, нужна классификация этих компонент (по поляризации, интенсивности и т. д.); (2) не ясна или противоречива роль квазистатического уширения; (3) велика роль эффектов неидеальности по взаимодействию "атом - заряд"; (4) линии формируются в условиях сильного отклонения от термодинамического равновесия, на частотах радиодиапазона при ки С кТ возникает частичный мазерный эффект (в духе Гольдберга); (5) линии формируются в сложных модельных ситуациях (неоднородности, градиенты плотности и температуры, крупномасштабное расширение и т. д.).

В связи с этим становятся особенно актуальными и важными для астрофизики и радиоастрономии комплексные исследования высоковозбужденных (ридберговских) состояний атомов в реальных усло-

виях космической среды и, прежде всего, неравновесной кинетики заселения и уширения этих состояний.

Цель работы — разработать обобщенную теорию заселения и уширения высоковозбужденных (ридберговских) состояний атомов в рекомбинирующей плазме с учетом эффектов неидеальности по взаимодействию атома с плазменным окружением и на основе этой теории построить адекватные модели галактических туманностей, звездных атмосфер и других астрофизических объектов.

Конкретизируя цель исследования, перечислим основные задачи, которые ставил перед собою автор при работе над диссертацией.

В области теории: Исследовать влияние внутриплазменных электрических полей на структуру и населенности высоковозбужденных уровней. Построить аналитическое продолжение теории квазистатического уширения в область высоковозбужденных уровней и исследовать критерий квазистатичности в области больших п. Создать теоретическую основу для последовательного включения эффектов неидеальности в кинетические расчеты.

В области интерпретации: (1). Изучить конкретные приложения новых теоретических результатов для разнообразных условий галактических туманностей и межзвездных облаков, и предложить новые решения ряда астрофизических проблем — проблемы аномальной ширины радиорекомбинационных линий в областях НИ, проблемы аномального бальмеровского декремента в спектре Туманности Ориона и других. (2). Исследовать влияние припороговых эффектов на оптические свойства плазмы атмосфер горячих звезд. Доказать, что эти эффекты необходимо учитывать при интерпретации звездных спектров, особенно вблизи пределов спектральных серий Лаймана и Бальмера.

В области наблюдений: (1). Поставить наблюдательную задачу

и получить спектральный материал с предельными чувствительностью и спектральным разрешением, необходимыми для решения проблемы аномального бальмеровского декремента в спектре Туманности Ориона. (2). Поставить наблюдательную задачу и провести спектрофотометрические наблюдения горячих звезд в области бальмеровского скачка с целью калибровки и обоснования нового метода спектральной классификации горячих звезд.

Новизна. В диссертации получен ряд новых важных научных результатов:

1. В работе впервые учтены эффекты неидеальности плазмы при расчете населенностеи высоковозбужденных (ридбсрговских) состояний атомов. Для широкого диапазона физических условий (Те — 101 — 104К, Агс = Ю-1 — 10® см-3) с учетом эффектов неидеальности и внешнего галактического фона рассчитаны населенности и коэффициенты неравновесности этих состояний.

2. Впервые расчитаны точные квазистатические профили спектральных линий ридберговских атомов. Обнаружено, что в ряде важных случаев точные профили заметно отличаются от используемых обычно (приближенных). Уточнен критерий квазистатичности и определены области действия механизмов уширения для всевозможных переходов в Н-подобных атомах и ионах. В результате автором решена одна из основных проблем, возникших на раннем этапе исследования радиорекомбинационных линий: почему реально наблюдаемые ширины линий намного меньше, чем соответствующие теоретические.

3. Создан первый каталог радиорекомбинационных линий. Впервые собран и проанализирован материал по радиорекомбинционным линиям в спектрах туманностей, межзвездной среды , внегалактических источников. На основе анализа данных каталога предложен новый метод изучения крупномасштабной динамики газовых туман-

ностей по радиолиниям. Метод, в отличие от всех существующих, позволяет однозначно отличить расширение объекта от сжатия (коллапса). Предложена наблюдательная программа изучения динамики газа в центре Галактики по радиорекомбинационным линиям.

4. На основе разработанной автором теории развит новый универсальный метод спектральной классификации горячих звезд по исследованию профиля бальмеровского скачка в их спектрах. Метод обладает высокой внутренней точностью, он не чувствителен к межзвездному поглощению и аномалиям химического состава звезд. Проведены соответствующие наблюдения спектров звезд с целью проверки метода и сопоставления с известными.

5. На основании разработанной автором теории впервые с учетом эффектов неидеальности плазмы рассчитано распределение энергии в спектрах горячих звезд в области предела серии Лаймана. Показано, что интенсивность излучения звезды в непрерывном спектре на частотах, соответствующих высоким членам серии Лаймана, во много раз меньше, чем ожидалось ранее. Это позволило объяснять данные наблюдений, свидетельствовавшие о малой эффективности широко обсуждавшегося механизма лаймановской накачки ридбер-говских состояний атомов туманности УФ квантами возбуждающей звезды.

6. На 6-метровом телескопе БТА впервые получен уникальный спектр Туманности Ориона, на котором видны спектральные линии серии Бальмера вплоть до Н39. На основании анализа этого спектра автором решена проблема аномального бальмеровского декремента в Туманности Ориона. При помощи синтеза радио- и оптических наблюдений впервые удалось восстановить полную картину неравновесного заселения квантовых уровней атома водорода в плазме туманности от самых низких до высоковозбужденных (п = 200) уровней.

Научная и практическая значимость. В диссертации разработана обобщенная теория заселения и уширения высоковозбужденных состояний атомов в рекомбинирующей плазме с учетом эффектов неидеальности по взаимодействию атома с плазменным окружением, которая позволила автору в рамках единого подхода последовательно рассмотреть большую совокупность явлений, связанных с ридберговскими состояниями атомов в конкретных условиях космической плазмы: уширение радиорекомбинационных линий в галактических НП-областях; кинетику заселения высоковозбужденных уровней водородоподобных атомов в условиях межзвездной среды и туманностей; формирование скачков спектральных серий в спектрах звезд и туманностей; проблему определения из радионаблюдений крупномасштабной динамики космических радиоисточников и другие. Решение этих задач, имеющих большую научную и практическую значимость, позволяет с единых позиций подходить к анализу имеющегося наблюдательного материала по рекомбинаци-онным радио- и оптическим линиям и строить более реалистичные модели эмиссионных туманностей с учетом реального распределения температуры и плотности плазмы.

Полученные в диссертации результаты по штарковскому упшре-нию водородных и водородоподобных линий в плазме имеют значение для диагностики космической плазмы в широком диапазоне плотностей и температур. Эти результаты могут быть также использованы для диагностики лабораторной распадающейся плазмы с плотностью ]\Ге = 1012 — 1013 см-3, где наблюдаются водородные и водородоподобные рекомбинационные линии с п = 10—14, и лазерной плазмы, где наблюдаются водородоподобные линии многозарядных ионов углерода, азота, фтора и др. при концентрации электронов ЛГе = 10» - 10ю см-3.

Предложенный в диссертации метод исследования крупномас-

штабной динамики источников излучения радиолиний может быть использован для исследования динамики галактических туманностей, газовых облаков, центральной области Галактики и других радиоисточников. Метод имеет практическую ценность для физики газовых туманностей и теории звездообразования, так как на сегодняшний день это единственный спектроскопический метод, который позволяет однозначно отличать расширение источника от сжатия (коллапса).

Практическое значение для астрофизики и звездной астрономии имеет предоженный и разработанный в диссертации универсальный метод анализа и классификации спектров горячих звезд по виду профиля бальмеровского скачка в их спектрах. В отличии от существующих методов, он позволяет одновременно определять две важнейшие характеристики звездных атмосфер Тец и lg д. Метод обладает высокой внутренней точностью, он не чувствителен к межзвездному поглощению и аномалиям химического состава звезд. Последнее свойство делает данный метод особенно подходящим для определения характеристик магнитных и химически пекулярных звезд.

Апробация. Результаты диссертации в разное время докладывались на конференциях, совещаниях и семинарах рабочих групп "Физика межзвездной среды" и "Физика звездных атмосфер", членом которых является автор, на международных конференциях "Астрономические базы данных" (Тбилиси, 1984 г.), "Форма спектральных линий" (Торунь, 1988 г.), "Физика и свойства межзвездной среды" (Иена, 1988 г.), "Физика и состав межзвездной среды" (Торунь, 1990 г.), на совместном советско-германском совещании по межзвездной среде (Пущино, 1987 г.), на симпозиуме MAC "Радиорекомбина-ционные линии" (Пущино, 1990 г.), неоднократно докладывались на научных семинарах в ГАИШ, АКЦ и РАС ФЙАН им. П. Н. Лебедева, в ФТИ им. А. Ф. Иоффе, на кафедре космических исследований

в СПбГТУ, на семинаре кафедры астрофизики СПбГУ, а также на семинарах кафедры астрономии и геодезии и Коуровской астрономической обсерватории.

Внедрение. Результаты диссертации вошли в научный обиход: результаты по штарковскому уширению использованы в обзоре В. С. Лисицы "Новое в эффектах Штарка и Зеемана для атома водорода" (УФН, 1987, 153, 379-420), результаты по моделированию туманностей и квазиклассическому рассмотрению радиорекомбина-циошшх линий водорода в туманностях HII использованы в монографии С. А. Каплана и С. Б. Пикельнера "Физика межзвездной среды", по проблеме учета неидеальных эффектов при расчете на-селенностей — в учебнике Н. Г. Бочкарева "Межзвездная среда". Результаты диссертации используются при чтении курса теоретической астрофизики для студентов астрономических специальностей в Московском гос. университете им. М. В. Ломоносова и в Уральском гос. университете им. А. М. Горького.

На защиту выносятся:

1. Теория заселения высоковозбужденных состояний атомов в низкотемпературной космической плазме с учетом эффектов неидеальности по взаимодействию атома с плазменным окружением; основанный на этой теории расчет населенностей и коэффициентов неравновесности высоковозбужденных состояний для условий туманностей и межзвездной среды.

2. Результаты точных расчетов квазистатических профилей и полуширин спектральных линий НпАп ридберговских атомов; основанный на этих результатах уточненный критерий квазистатичности, объясняющий наблюдаемое ("аномально слабое") уширение радиорекомбинационных линий в спектрах галактических туманностей.

3. Метод изучения крупномасштабной динамики газовых туманностей по радиолиниям, который, в отличие других спектроскопических методов, позволяет однозначно отличить расширение объекта от сжатия (коллапса). Метод разработал на основе анализа данных "Каталога радиорекомбинационных линий".

4. Универсальный метод спектральной классификации горячих звезд по виду профиля бальмеровского скачка в их спектрах, который, в отличие от других методов, позволяет одновременно определять Тел и не чувствителен к межзвездному поглощению и аномалиям химического состава звезд.

5. Вывод о неэффективности механизма прямого заселения рид-берговских состояний атомов туманности лаймановскими квантами возбуждающей звезды ("лаймановской накачки"), основанный на оригинальных расчетах распределения энергии в спектрах горячих звезд в области предела серии Лаймана, выполненных с учетом эффектов неидеальности плазмы.

6. Решение проблемы аномального бальмеровского декремента в спектре Туманности Ориона, основанное на анализе полученного на 6-метровом телескопе уникального спектра Туманности Ориона, на котором видны спектральные линии серии Бальмера вплоть до Н39.

7. Восстановленная при помощи синтеза радио- и оптических наблюдений полная картина неравновесного заселения квантовых уровней атома водорода в плазме Туманности Ориона от самых низких до высоковозбужденных (я = 200) уровней.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения. Последний параграф каждой главы содержит основные результаты и вьшоды, относящиеся к данной главе. Общий объем диссертации —248 страниц, в том числе 64 рисунка и 10 таблиц; библиография содержит 242 наименования.

Содержание работы

Во Введении сформулированы тема и цели исследования, указано место данной работы на общем фоне исследований высоковозбужденных состояний атомов в условиях межзвездной среды и звездных атмосфер, описаны возможности применения результатов данной работы в смежных областях физики и астрофизики. Заканчивается Введение перечнем результатов, выносимых на защиту и указанием личного вклада автора в работы, выполненные в соавторстве.

В первой главе сначала рассматриваются элементы квантовой теории атома водорода в статическом электрическом поле и связанные с этим вопросы классификации штарковских компонент расщепления спектральных линий высоковозбужденных атомов и вычисления их интенсивностей (разделы 1.1 и 1.2).

В помощью комплексного подхода к решению этих вопросов разрабатывается метод расчета интенсивностей штарковских компонент линий НпАп, основанный на группировке компонент в серии с одинаковой поляризацией. С помощью этого метода получены простые формулы для формы огибающих по интенсивностям штарковских компонент линий Нпа и Нп[3.

В следующих разделах этой главы (1.3 - 1.5) мы переходим к рассмотрению высоковозбужденного атома водорода во флуктуирующих внутриплазменных микрополях.

Так в разделе 1.3 на основе анализа геометрии расщепления и формул для интенсивностей штарковских компонент мы рассчитываем точные квазистатические профили спектральных линий НпАп для 2 < п < 200 и 1 < Ап < 10. Расчитанные профили и полуширины в ряде важных случаев существенно отличаются от принимавшихся ранее на основании качественных оценок Грима [23]. Линии с четным Ап {Нп0, Нпб и т. д.) имеют почти гримовскую полуширину и

профили с большим центральным провалом. Линии с нечетными Д» (Нпа, Нп-у и т. д.) имеют весьма индивидуальные профили, которые объединяет общее свойство: очень узкий центральный провал и наличие резко выраженного максимума вблизи центра линии. Квазистатическая полуширина линий Нпа и Яп7 оказалась в 6 - 8 раз меньше гримовской.

В этом же разделе мы предлагаем формулы для описания квазистатических контуров линий Нпа и Нп(5. Определяются (графически и/или таблично) универсальные функции t(x) и Т(х), входящие в эти формулы.

В разделе 1.4 проводится расчет ударных контуров центральных (несмещенных) компонент штарковского расщепления, не подверженных квазистатпческому уширеншо. Установлено, что ударная ширина центральной компоненты зависит от п как 7С| Г>, а не

В разделе 1.5 уточняется критерий квазистатичности и определяются области действия различных механизмов ушпрения для всевозможных переходов в водородоподобных атомах и ионах. Мы используем обычный формализм, основанный на введении эффективной штарковской константы С 2- Показано, что Сч может сильно меняться с изменением п и Дп. Уточненный с новыми значениями Сч критерий, как правило, сужает область применимости квазистатической теории и , соответственно, расширяет область действия ударного приближения. Особенно это заметно для линий типа Нпа и Нпу.

Результаты, полученные в этой главе мы используем для интерпретации наблюдений рекомбинадионных радиолиний в туманностях и межзвездной среде и для решения задач, связанных с диагностикой лабораторной плазмы в широком интервале плотностей и температур. В частности, дается объяснение наблюдаемого ("аномально слабого") упшрения радиорекомбинадионных линий в спек-

трах галактических туманностей.

Во второй главе, носящей обзорный характер, мы рассмотрели качественную картину поведения функции распределения атомов по связанным состояниям (АБОГ) применительно к условиям, характерным для плазмы галактических туманностей и межзвездной среды.

В разделе 2.1 дается обзор работ, посвященных теории и методам расчета АББГ для условий низкотемпературной плазмы, и сводка расчетов АББГ для туманностей и межзвездных облаков, выполненных в основном за последние два десятилетия. Необходимость в рафинированных расчетах АБЭР возникла в астрофизике главным образом в связи с проблемой интерпретации наблюдений радиоре-комбинационных линий, образующихся в разреженной рекомбиниру-ющей плазме при переходах между высоковозбужденными уровнями атомов и ионов. В свое время именно эти наблюдения стимулировали разработку новых теоретических подходов и вычислительных методов для решения кинетической задачи.

В следующих разделах (2.2 и 2.3) сформулированы общие принципы, лежащие в основе расчетов населенностей высоковозбужденных уровней — представление о термодинамическом равновесии и причинах отклонения от равновесия в условиях космической плазмы; в общем виде записано уравнение баланса населенностей.

В разделах 2.4 - 2.7 с учетом работ последних лет рассмотрены стандартные приближения, используемые в задаче нахождения населенностей высоковозбужденных уровней в плазме. Среди них квазистационарное приближение (раздел 2.4), случай А и случай В (раздел

2.5), приближение столкновительного перераспределения среди состояний с различными орбитальными квантовыми числами (раздел

2.6), радиационное и столкновительное приближения (раздел 2.7). Обсуждаются границы применимости приближений для конкретных

условий галактических областей НИ и межзвездной среды.

В заключении 2 главы подчеркивается особое значение рассмотренных вопросов для исследователей радиорекомбинационных линий, связанное с тем, что вследствие мазерного эффекта [33] интенсивность радиорекомбинационных линий оказывается в высшей степени чувствительной к отклонениям населенности высоковозбужденных состояний от равновесной.

Здесь же формулируется вывод, подводящий итог всему содержанию этой главы: теперь, когда есть определенная увереность в атомных данных и разработаны рафинированные методы решения многоуровневой кинетической задачи, для решения задачи достоверного определения физических условий в космических объектах необходимо перейти к учету влияния неидеальных эффектов на населенности высоковозбужденных уровней.

В третьей главе рассматривается комплекс вопросов, связанных с влиянием внутриплазменных ионных микрополей на населенности атомных уровней.

В разделах 3.1 и 3.2 последовательно, начиная с теории распада высоковозбужденных атомных состояний в постоянном электрическом поле, описаны методы учета влияния эффектов неидеальности на структуру высоковозбужденных состояний.

В разделах 3.3 и 3.4 развивается теория, позволяющая последовательно включить эффекты неидеальности в кинетические расчеты.

Сначала в разделе 3.3 сформулируется и развивается полуклассическая модель нереализации части высоковозбужденных уровней атома в плазме. В этой модели предполагается, что все связанные состояния, лежащие ниже некоторого критического значения энергии, разрушаются при взаимодействии с частицами плазмы и что для каждого уровня можно определить вероятность заселения (реализации). Мы провели критическое рассмотрение этой модели и

сравнили ее с другими подходами, в частности, с моделью экранированного статического кулоновского потенциала. Мы показали, что данный подход может использоваться в вычислениях населенности высоковозбужденных уровней атомов для условий звездных атмосфер и газовых туманностей, и сделали заключение, что в этих случаях модель нереализации является более предпочтительной, чем модель статического экранированного кулоновского потенциала.

Далее, в разделе 3.4 развивается теория, позволяющая последовательно учесть влияние квазистатических ионных микрополей на формирование функции распределения атомных состоянии. Мы рассмотрели статистический баланс радиационных и столкновитель-ных процессов, определяющих неравновесную кинетику заселения высоковозбужденных уровней в плазме, и внесли в уравнение баланса изменения, учитывающие ионизующую роль низкочастотных ионных микрополей и их стохастический характер. В рамках модели нереализации мы получили уточненный вид уравнения статистического баланса населенностей.

Для важного частного случая столкновительного предела мы записали дифференциальную форму уточненного уравнения статистического баланса населенностей и получили его аналитическое решение.

В разделе 3.5 для расчета населенностей высоковозбужденных уровней водорода в областях НИ с учетом эффектов неидеальности по взаимодействию "атом-заряд" мы используем модифицированное уравнение баланса, полученное в разделе 3.4. С помощью разработанного нами оригинального компьютерного кода для широкого диала-зона физических условий (Те = 101 - 104К, = Ю-1 - 106 см-3) с учетом эффектов неидеальности и внешнего галактического фона мы рассчитали населенности и коэффициенты неравновесности этих состояний.

В этом разделе при численных и аналитических расчетах населен-ностей высоковозбужденных уровней и коэффициентов неравновесности мы рассмотрели 4 варианта граничных условий в пределе очень больших п: Ьп —• 1, Ь'„ —> 0, Ьп —► 0 и Ьп -* а (0 < а < 1). Третье условие соответствует отсутствию (нереализации) части высоковозбужденных уровней. Для этого случая была расчитана ниспадающая часть кривой Ь„ и найдена зависимость от п коэффициента мазерного усиления радиорекомбинадионных линий.

Полученные результаты позволили по новому интерпретировать наблюдаемые интенсивности радиолиний водорода в областях НИ и радиолиний углерода в областях Н1-СИ и перейти к построению моделей этих областей, адекватных всей совокупности наблюдательных данных.

В четвертой главе на основании теоретических результатов, полученных в 1—3 главах, решаются вопросы интерпретации наблюдений рекомбинационных линий радио- и оптического диапазонов в спектрах галактических туманностей и определения из наблюдений физических и динамических параметров областей НИ.

Разделы 4.1 — 4.5 посвящены решению проблемы аномального бальмеровского декремента в спектре Туманности Ориона.

В разделе 4.1 в общем виде дается постановка задачи определения населенностей высоковозбужденных атомных уровней из астрономических наблюдений.

В разделе 4.2 сформулирована проблема аномального бальмеровского декремента в спектре Туманности Ориона.

В разделе 4.3 дана постановка наблюдательной задачи и детально описана процедура получения на 6-м телескопе уникального спектра Туманности Ориона, на котором различаются линии серии Бальмера вплоть до Н39. Проведены тщательные измерения интенсшшостей бальмеровских линий в центральной части Туманности Ориона.

В разделе 4.4 при интерпретации результатов наблюдений мы приняли во внимание неоднородность структуры заселения состояний с низкими I. В этом разделе показано, что радиационные переходы п(1 —» 2р играют основную роль в изучении бальмеровских линий. Мы обращаем внимание на то, что поглощение с метаста-бильного уровня 2« также может быть существенным при решении проблемы переноса излучения в бальмеровских линиях.

Совместная обработка бальмеровских линий и радиолиний, проведенная в разделе 4.5, позволила построить обобщенную кривую населенности уровней в диапазоне главных квантовых чисел от п = 7 до га = 220.

Мы предложили новый подход к проблеме аномального бальме-ровского декремента. Относительные населенности уровней, которые мы выводим из наших относительных измерений, привязываются к теоретической кривой населенностей в диапазоне главных квантовых чисел п = 20 — 30. Эта процедура позволяет осуществить стыковку наших населенностей, полученных из оптических наблюдений, с населенностями высоковозбужденных уровней, найденными из наблюдений радиорекомбинационных линий. При этом населенности уровней с низкими п оказываются значительно ниже, чем теоретические населенности.

По нашему мнению решение проблемы аномального бальмеров-ского декремента заключается в том, что, в действительности, в спектре Туманности Ориона ослаблены низкие члены серии Баль-мера (п < 15), в то время кале до сих пор считалось, что наоборот усилены высокие члены серии (п > 15). Мы делаем вывод, что начальные члены серии Бальмера формируются в основном в плотных неоднородностях центральной части Туманности Ориона, существование которых было предсказано в первых модельных расчетах по радиорекомбинационным линиям [31] и подтвердилось в первых

наблюдениях космического телескопа HST [41]. В плотной плазме ниже относительная населенность низких (п < 15) уровней; кроме того, интенсивность соответствующих линий оказывается сниженной из-за влияния эффектов оптической толщины и, возможно, из-за переменности центральной ионизующей звезды.

В разделе 4.6 мы сообщаем общие сведения о составленном нами Каталоге радиорекомбинационных линий, которые наблюдались в диффузных и планегарных туманностях, галактической межзвездной среде и других галактиках. Каталог содержит информацию о более чем 2 тысячах спектров, соответствующих 95 радиорекомбн-национным линиям водорода, гелия, лития, углерода, серы.

В разделе 4.7 для некоторых диффузных и планетарных туманностей мы проанализировали данные из Каталога радиорекомбинационных линий, относящиеся к лучевым скоростям. Для ряда объектов (Ori A, Ori В, W3A, NGC 7027, NGC G543, Sgr В2) мы обнаружили явление скачкообразного возрастания лучевых скоростей, определенных по радиолиниям, с ростом частоты этих линий. Предложена интерпретация, по которой обнаруженный эффект является прямым следствием и служит наблюдательным доказательством общего расширения туманностей.

На основании обнаруженного эффекта мы разработали метод определения скоростей крупномасштабного расширения (сжатия) радиоисточников по наблюдениям радиолиний. Это первый спектроскопический метод, позволяющий однозначно отличить сжатие от коллапса.

В пятой главе, основываясь на теоретических результах 1—3 глав, мы рассмотрели влияние припороговых эффектов (эффектов неидеальности) на оптические свойства плазмы атмосфер горячих звезд. На конкретных задачах физики звезд и туманностей показано, что эти эффекты (нереализация части высоковозбужденных атомных

состояний, уширение и слияние этих состояний) необходимо учитывать при расчете звездных спектров, особенно вблизи пределов спектральных серий Лаймана и Бальмера. Среди рассмотренных задач — проблема лаймановской накачки и разработка универсального метода спектральной классификации горячих звезд.

В разделе 5.1 и 5.4, для того чтобы учесть эффекты неидеальности при вычислении звездных спектров, мы использовали полуклассическую модель, в которой наивысшие состояния атомов не реализуются в электрическом микрополе плазмы звездных атмосфер (модель нере-ализашш). Мы рассчитали спектры горячих звезд вблизи лайманов-ского (5.1) и бальмеровского (5.4) скачков и показали, что включение механизма нереализации в расчет звездных спектров существенно изменяет вид самих спектров.

Конкретно, в разделе 5.1 расчптан спектр звезды спектрального класса ВО с учетом названных эффектов. Вблизи лаймановского скачка спектр становится пологим, что сильно влияет на кинетику заселения высоковозбужденных состояний атомов в зоне НИ, окружающей данную звезду. Резко снижается эффективность прямого возбуждения высоких уровней излучением звезды. Таким образом, мы получили теоретическое объяснение многочисленным наблюдениям, свидетельствующим о том, что механизм лаймановской накачки не эффективен.

Вывод о неэффективности механизма лаймановской накачки в разделе 5.1 завершает теоретическое обоснование предложенного в 4 главе решения проблемы аномального бальмеровского декремента в спектре Туманности Ориона.

Разделы 5.2 - 5.5 посвящены разработке нового универсального метода спектральной классификации горячих звезд по виду спектра в области бальмеровского скачка.

В разделе 5.2 на основании анализа теоретических спектров В и

А звезд в области бальмеровского скачка (А3650 — 3900Л) разработана методика определения эффективной температуры 7\ и ускорения силы тяжести д этих звезд — метод бальмеровских индексов.

В разделе 5.3 нами сформулирована задача наблюдательного обоснования метода бальмеровских индексов. Описана методика наблюдений и детально проанализированы инструментальные источники ошибок, возникающие во время наблюдении и при их обработке.

В разделе 5.4 нами были расчитаны теоретические спектры В-А звезд в области бальмеровского скачка. В программу Куруча были внесены изменения, позволяющие учесть припороговые эффекты: снижение населенности высоковозбужденных уровней вследствие эффекта нереализации, изменение вида b—f континуума, вызванное эффективным снижением потенциала ионизации атома во внутриплаз-менном микрополе. Построены зависимости бальмеровских индексов от параметров звездных атмосфер с учетом указанных припороговых эффектов.

Для изучения внутренней точности и эффективности метода, а также для его калибровки были проведены спектрофотометрические наблюдения (раздел 5.5). В 1985-1986 годах при помощи телескопов БТА и Цейсс-600 получены спектры и выполнена спектрофотоме-трия более ста ярких звезд. Для них различными методами были определены эффективные температуры Те и ускорения силы тяжести д. Мы установили, что внутренняя точность метода бальмеровских индексов сравнительно высока АТе = ±200К, Д^д = ±0.3, а определения эффективной температуры соответствуют калибровке Копылова. Выявлено, однако, систематическое расхождение ^ д, определенных методом бальмеровских индексов (по виду непрерывного спектра в области бальмеровского скачка) и по эквивалентным ширинам начальных линий серии Бальмера. Это разногласие — следствие неучета МЬТЕ-эффектов в программе Куруча, которую

мы использовали для вычисления спектров. Именно нижние уровни атома водорода (а следовательно начальные линии первых спектральных серий) в наибольшей степени подвержены влиянию КЬТЕ-эффектов. При определении 1ц д наш метод относительных бальме-ровских индексов более предпочтителен, чем методы, опирающиеся на абсолютные измерения начальных линий серии Бальмера.

Перспективность разработанного метода в том, что он обладает высокой внутренней точностью, не чувствителен к межзвездному поглощению и аномалиям химического состава звезд и сравнительно прост в реализации.

В Заключении обобщаются выводы и результаты, полученные в диссертации. Подчеркнуто, что оригинальные теоретические результаты, полученные в диссертации, нашли применение в решении ряда конкретных задач астрофизики и радиоастрономии. При этом автором решены проблемы, относящиеся как к сфере интерпретации наблюдений разнообразных астрофизических объектов (галактических туманностей, межзвездных облаков, звездых атмосфер и других), так и к сфере постановки и проведения самих наблюдений. Рассматриваются перспективы использования результатов диссертации в будущих исследованиях.

Основные результаты диссертации опубликованы в статьях:

1. Гуляев С. А. "Форма профиля радиолиний Нпа возбужденного водорода в статическом поле ионов", - Астрономический журнал, 1977, т. 53, с. 1010-1016.

2. Гуляев С. А. "Форма профиля радиолиний Нпр возбужденного водорода в статическом поле ионов", - Астрономический журнал, 1978, т. 55, с. 1002-1010.

3. Гуляев С. А. "Апроксимация коэффициентов неравновесности", - Астрономический журнал, 1980, т. 57, с. 1108-1110.

4. Гуляев С. А. "Населенности ридберговских уровней атомов в межзвездной среде", - Астрономический циркуля!), 1987, N 1493, с. 3-4.

5. Гуляев С. А. "Населенности высоковозбужденных; уровней ридберговских атомов в атмосферах горячих звезд". В сб. " Звезды типа Вольфа-Райе и родственные пм объекты" (ред. Т. Нугис и И. Пустыльник), Таллин, 1988, с. 245-251.

6. Гуляев С.А. "Учет эффектов непдеальности при расчете насе-ленностей ридберговских состояний атомов". В сб. "Структурные особенности подсистем Галактики. Астрономо-геоде-шчоские исследования", Свердловск, 1989, с. 155-160.

7. Gulyaev S. A. "Review of populations of highly-excited states of atoms in low-density plasmas". In: "Radio Recombination Lines: 25 Years of Investigations" (eds. M. A. Gordon and R. L. Sorochenko), Kluwer Academic Publisher, 1990, p. 37-49.

8. Гуляев С.А. "Уравнение статистического баланса для высоковозбужденных состояний атомов с учетом эффектов неидеальности в плазме". Тезисы докладов IX конференции "Теория атомов и атомных спектров". Москва, 1991, с. 23.

9. Гуляев С. А. "Рекомбинационные радиолинии". Физическая Энциклопедия. Т.4. Москва, 1994, с. 20-21.

10. Гуляев С. А., Меньшиков А. Б. "Крупномасштабное распределение плотности в тепловых радиоисточниках", - Астрономический журнал, 1981, 58, с. 1207-1212.

11. Гуляев С.А., Панчук В. Е., Плешаков В.В., Пяткес С. Г. "Определение физических параметров атмосфер В- и A-звезд по участку спектра вблизи бальмеровского скачка", - Астрофизические исслед., 1986, 22, 3-12.

12. Гуляев С.А., Патимова О. Г., Плешаков В.В. "Формирование спектров горячих звезд в области бальмеровского скачка", -Астрофизические исслед., 1987, 25, 55-59.

13. Гуляев С.А., Панчук В. Е., Пяткес С. Г. "Определение физических характеристик атмосфер В- и A-звезд методом бальмеров-ских индексов", - Астрофизические исслед., 1987, 25, 60-67.

14. Гуляев С.А., Плешаков В.В. "К проблеме спектральной классификации горячих звезд по профилям водородных линий". Материалы конференции "Звездные скопления". Свердловск, 1987, с. 203-206.

15. Гуляев С.А., Плешаков В.В. "Населенности ридберговских состояний атомов в плазме". В сб. "Динамические и физические характеристики небесных тел. Астрономо-геодезические исследования", Свердловск, 1988, с. 64-75.

16. Gulyaev S. A., Pyatkes S. A., Sorochenko R. L., Chentzov Е. L. "On the anomalous Balmer decrement in the Orion Nebula", - Astron. Astrophys. Trans., 1994, v. 6, p. 197-212.

17. Гуляев, С. А., Шолин, Г. В. "Квазиклассическое рассмотрение радиорекомбинационных линий водорода в туманностях НИ", -Астрономический журнал, 1977, т. 54, с. 301-305.

18. Гуляев, С. А., Шолин, Г. В. "Квазистатические штарковские профили водородных линий Нпа в плазме", - Астрономический журнал, 1981, 58, с. 1057-1062.

19. Гуляев, С. А., Шолин, Г. В. "Квазистатическое уширение спектральных линий водорода в плазме", - Астрономический журнал, 1986, 63, с. 50-61.

20. Гуляев С. А., Сороченко P. JI. "Интенсивность и ширина радиолиний возбужденного водорода в туманности Ориона", - Астрономический журнал, 1974, 51, с. 1237-1244.

21. Gulyaev S. A., Sorochenko R. L. "Catalogue of Radio Recombination Lines. I. (a = 00''04"' - 16л17т)". Preprint No. 145, P.N. Lebedev Phys. Inst.. Moscow, 1983, p. 1-56.

22. Gulyaev S. A., Sorochenko R. L. "Catalogue of Radio Recombination Lines. II. (a = 16л18т - 19л04т)". Preprint No. 146, P.N. Lebedev Phys. Inst., Moscow, 1983, p. 1-50.

23. Gulyaev S. A., Sorochenko R. L. "Catalogue of Radio Recombination Lines. III. (a = 19ft07"'-23л59"')"- Preprint No. 146, P.N. Lebedev Phys. Inst., Moscow, 1983, p. 1-36.

24. Gulyaev S. A., Sorochenko R. L. "First results of data analysis of Catalogue of radio recombination lines", - Bulletin Abastum. Astrophys. Observ., 1985, No 59, 135-140.

25. Gulyaev S. A., Nefedov S. A'. "Populations of Rydberg levels of atoms in the interstellar medium'', - Astron. Nachrichten, 1989, 310, p. 403-407.

26. Gulyaev S. A., Nefedov S. A. "Populations of Rydberg states of atoms in nebulae", - Astron. Nachrichten, 1991, 312, p. 27-31.

Личный вклад. Из числа основных работ, опубликованных по теме диссертации, 9 выполнено без соавторов. В работах, выполненных в соавторстве, автором диссертации внесен приблизительно равный с соавторами вклад. Конкретно, в этих работах автору

диссертации принадлежит постановка задачи, выполнение теоретических выкладок, равное с соавторами участие в разработке вычислительных алгоритмов и в интерпретации результатов расчетов. Автору принадлежит формулировка заявок на наблюдения на 6-м телескопе и равноправное с соавторами участие в наблюдениях и их интерпретации.

Список литературы

[1] Balmer J. J. (1885), Ann. Phys. (Leipzig), 25, 80.

[2] Rydberg J. R. (1890), Zs. Phys. Chem. (Leipzig), 5, 227.

[3] Stark J. (1914), Ann. Phys., 43, 1009; (1915), Ann. Phys., 48, 193.

[4] Шредингер Э. (1926). В кн.: Избранные труды по квантовой механике. М., Наука, 1976 г., 422 с.

[5] Fermi, Е. (1924), Zs. Phys., 26, 54.

[6] Fermi, Е. (1934), Nuovo Cimento 11, 157.

[7] Lanczos С. (1930), Zs. Phys. 62, 518.

[8] Baker, J. G. and Menzel, D. H. (1938), Ap. J. 88, 52.

[9] Unsold, A. (1948), Zs. Ap., 24, 355.

[10] Amaldi E., Segre E. (1934), Nature 133, 141; (1934) Nuovo Cimento 11, 145; (1939) Phys. Rev., 55, 52.

[И] Кардашев H. С. (1959), Астрон. ж., 36, 838.

[12] Сороченко Р.Л., Бородзич Э.В. (1964), ДАН СССР, 163, 603.

[13] Дравских 3. В., Дравских А. Ф. (1964), Астрон. циркуляр, No. 282, 2.

[14] Radio Recombination Lines, ed. Shaver, P. A. (1980). Dortrecht, Reidel.

[15] Radio Recombination Lines: 25 Years of Investigations, eds. M.A.Gordon and R.L.Sorochenko (1990), Kluwer.

[16] Ibland Т. H., Heiles C. (1977), Ap. J. 214, 703.

[17] Roelfsema P. R. (1987), Ph. D. Thesis. University of Groningeu.

[18] Huchtmeier W. K., Churchwell E. (1974), Astr. Ap. 35, 417.

[19] McGee R. X., Newton L. M., Batchelor R. A. (1975), Austral. J. Phys. 28, 185.

[20] Mezger P. G. (1970), In: The spiral structure of our Galaxy (Eds.: W. Becker, G. Contopoulos), Dortrecht - New-York. IAU Syinp 38, p.107.

[21] Lockman F. J. (1977), Astron. J. 82, 408.

[22] Коноваленко А. А., Содин JI. Г. (1979), Nature 283, 360; (1981), Nature 294, 135.

[23] Griem, H. R. (1960), Ap. J. 132, 883.

[24] Osterbrock D. E., Flather E.-(1959), Ap. J. 129, 26.

[25] Вайнштейн, Л. А., Собельмал, И. И., Юков, Е. А. (1979), Возбуждение атомов и уширение спектральных линий. М., Наука.

[26] Churchwell Е. (1971), Astron. and Astrophys. 15, 90.

[27] Davies R. D. (1971), Ap. J. 163, 479.

[28] Pankonin P., Smirnov G.T., Sorochenko R.L. (1984), Astron. and Astrophys. 135, 116.

[29] Irons F.E. (1973), J. Phys B. (At. Mol. Phys.) 6, 1562.

[30] Griem, H. R. (1967), Ар. J. 148, 547.

[31] Гуляев C.A., Сороченко Р.Л. (1974), Астрон. Ж., 51, 1237.

[32] Lockman F. J., Brown R. L. (1975), Ар. J. 201, 134.

[33] Goldberg, L. (1966), Ap. J. 144, 1225.

[34] Plaskett, H. H. (1928), Publ. Dom. Ap. Obs. Victoria 4, 187.

[35] Beigman, I. L., Gaisiuskiy, I.M.,Sniimov, G.T. and Sorochenko, R.L. (1980), Preprint No. 141, Lebedev Pkys. Inst., Moscow.

[36] Колесов A. K. (1964), Астрон. ж. 41, 240.

[37] Павлов Г. М., Шибанов Ю. А., Завлин В. В. (1994), Astron. Ар. Trans, (в печати).

[38] Kaler J. В., Aller L., Bouen 1. (1965), Ap. J. 141, 219.

[39] Sorochenko, R. L., Rydbeck, G. and Smirnov, G. T. (1988), Astr. Ap. 198, 233.

[40] Gordon, M. and Walmsley С. M. (1990), Ap. J. 365, 606.

[41] Bautista M., Pradhar A., Osterbrock D. E. (1994), in: "The analisis of emission lines". Poster papers from STSI Symp. (eds.: R. E. Williams and M.Livio), p. 1.