Межзвёздные облака молекулярного водорода на ранних стадиях эволюции Вселенной тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. А.Ф. ИОФФЕ

На нравах рукописи

4847885

БАЛАШЕВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

Межзвёздные облака молекулярного водорода на ранних стадиях эволюции Вселенной

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Специальность 01.03.02 астрофизика и звездная астрономия

2 6 МАЙ 2011

Сан кт- Петербург 2011

4847885

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН.

Научный руководитель кандидат физико-математических наук,

доцент Иванчик A.B.

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Гнсдин Ю.Н. (Главная астрономическая обсерватория РАН) доктор физико-математических наук, профессор Панчук В.Е. (Специальная астрофизическая обсерватория РАН)

Ведущая организация Государственный астрономический

институт им. Штернберга, МГУ, Москва

Защита состоится «.2.» июня 2011 г. в 1530 на заседании диссертационного совета Д 002.205.03 при Учреждении Российской академии наук Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН по адресу: 194021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН.

Автореферат разослан «_29_» апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук Красильщиков A.M.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Диссертационная работа посвящена исследованию межзвёздных облаков молекулярного водорода, находящихся на космологических расстояниях, соответствующих красным смещениям z ~ 2 — 3. Эти облака существовали 10—12 млрд. лет назад в галактиках и протогалактиках, формировавшихся на ранних стадиях эволюции Вселенной [1|. Они исследуются посредством анализа абсорбционных систем, идентифицируемых в спектрах квазаров |2]. Детектирование таких систем стало возможным только пару десятилетии назад, с введением в строй оптических телескопов нового поколения (VLT, Keck, HST).

Наблюдения и анализ таких систем позволяют изучать эволюцию химического состава вещества в межзвёздных облаках молекулярного водорода обогащение межзвёздной среды тяжёлыми элементами и пылью [2, 3|. Измерения относительной населённостсй вращательных уровней Нг и HD, а также ионизационной структуры облаков, позволяют определять характерные физические условия в таких системах кинетическую температуру, плотность частиц газа, степень ионизации, интенсивность фона ультрафиолетового излучения, турбулентность, давление и др.

Абсорбционные линии молекулярного водорода находятся в ультрафиолетовом диапазоне спектра (А и 1100-i-900 А). Однако, вследствие космологического красного смещения наблюдаемых систем z ~ 2 — 3, эти линии сдвигаются в оптический диапазон, что позволяет получать спектры абсорбционных систем молекулярного водорода на больших оптических телескопах, где спектральное разрешение выше, чем у орбитальных обсерваторий ультрафиолетового диапазона, на которых облака молекулярного водорода наблюдаются в Галактике. Это предоставляет уникальную возможность исследовать некоторые особенности переноса излучения в облаках молекулярного водорода

[4|-

Существует ряд актуальных космологических задач, которые можно решать с помощью анализа межзвёздных облаков молекулярного водорода на больших красных смещениях. Одна из них определение плотности бари-онной материи во Вселенной по измерению отношения распространённости изотопа водорода - дейтерия |5]. Другая задача - оценка значения температуры реликтового излучения [6| в ранние эпохи (z ~ 2 — 3), что на сегодняшний день является единственным доступным методом такой оценки.

Не менее актуальной является проблема звездообразования, в особенности, на ранних этапах эволюции Вселенной |7]. Для количественного моделирования темпов звездообразования и определения функции масс звёзд важен корректный расчёт обилия наиболее распространённых во Вселенной молекул Н2 и HD, являющихся основными хладагентами в веществе с составом, близким к первичному |8]. Это требует учета химической эволюции межзвёздных облаков и влияния на неё изменения параметров межзвёздной среды в процессе эволюции Вселенной.

Цели работы

• Исследование физических условий и химического состава вещества в облаках молекулярного водорода, находящихся на космологических расстояниях, соответствующих красным смещениям г ~ 2 — 3.

• Определение распространённости молекул НБ и Нг в абсорбционных системах молекулярного водорода с целью оценки относительной плотности барионной материи во Вселенной.

• Исследование особенностей переноса излучения в облаках молекулярного водорода, в частности эффекта уширения распределения молекул по скоростям на возбуждённых вращательных уровнях Нг; и (¡1) эффекта неполного покрытия области формирования широких эмиссионных линий квазара абсорбционной системой.

• Исследование химической эволюции облака НО/Нг с целью определения относительной распространённости молекул НО и Нг в процессе молеку-ляризации облака.

Научная новизна

Результаты диссертации являются новыми и оригинальными. Идентифицированы линии поглощения молекул НО в абсорбционных системах Н2, наблюдаемых в спектрах квазаров 0812+3208 и 1331+170. Это позволило увеличить статистику абсорбционных систем НО/Нг в спектрах квазаров с 4 до 8 систем. Впервые в астрофизических наблюдениях были идентифицированы линии переходов, идущих с возбуждённого вращательного уровня молекулы НО. Это позволило оценить объёмную концентрацию в облаке новым способом, на основе относительной населенности вращательных уровней Л=1/Л=0 молекулы НО.

Новым способом получена оценка плотности барионной материи во Вселенной на основе определения относительной распространённости дейтерия О/Н по относительной распространённости молекул НЕ) и Нг в облаках молекулярного водорода.

Предложено новое объяснение эффекта уширения распределения по скоростям на возбуждённых вращательных уровнях молекулярного водорода, наблюдающегося как в облаках молекулярного водорода нашей Галактики, так и на больших красных смещениях.

Впервые для космологически удалённых от квазара абсорбционных систем обнаружен эффект неполного покрытия области широких эмиссионных линий квазара абсорбционной системой. Спектроскопический анализ позволил новым методом оценить размер области эмиссионных линий квазара.

Разработана модель химической эволюции НО/Нг облака. Определены вариации относительной распространённости молекул НО и Нг в процессе мо-лекуляризации облака.

Достоверность результатов Достоверность результатов обеспечена использованием современных методов обработки и анализа оптических спектров, современных вычислительных программ по расчёту переноса излучения в облаках молекулярного водорода и химической эволюции облаков молекулярного водорода, а также сравнением результатов, где это возможно, с результатами других авторов, а численных расчётов - с аналитическими приближениями и предельными случаями.

Научная и практическая ценность Полученные оценки физических условий и отличия в химическом составе облаков НО/Нг на больших красных смещениях в сравнении с наблюдениями в нашей Галактике важны для понимания эволюции состава вещества и физических условий во Вселенной.

Новый независимый способ оценки плотности барионной материи во Все-

ленной служит жёстким критерием отбора космологических моделей.

Представлен новый способ, дающий независимую оценку размера области формирования широких эдшсслонных линий I! квазаре, на основе определения фактора покрытия квазара удаленной абсорбционной системой.

Результаты расчёта переноса излучения в линиях радиативной накачки могут быть использованы для корректного сопоставления результатов моделирования фотодиссоционных областей с наблюдательными данными.

Результаты расчётов химической эволюции облака НО/ТЬ можно использовать для оценки систематической ошибки при определении отношения изотопов О/Н по распространённости молекул НО и Н2. Эти результаты также могут быть использованы для моделирования процессов звездообразования, требующих знания функции охлаждения вещества, которая зависит от распространённости молекул НБ и Н2.

Основные положения, выносимые на защиту

1. (а) Идентификация молекул НО в основном состоянии Л=0 в двух аб-

сорбционных системах Н2 на большом красном смещении - системе гаьз—2.6264 в спектре квазара (^0812+3208 и в системе гаы=1.777 в спектре квазара (^1331+170.

(Ь) Идентификация абсорбционных линий переходов, идущих с возбуждённого вращательного уровня молекулы ЬГО (Л=1), в абсорбционной системе .£„¿,,=2.6264 в спектре квазара С}0812+3208.

2. Определение плотности барионной материи во Вселенной по отношению изотопов О/Н, получаемому из распространённости молекул НО/Нг, идентифицируемых в облаках молекулярного водорода на больших красных смещениях.

3. Детальный анализ абсорбционной системы га;,.,=2.3377 в спектре квазара <31232+082: определение распространённости тяжёлых элементов, ионизационной структуры, распространённости молекул НО и Н2, физических условий в облаке. Определение фактора покрытия квазара (^1232+082 абсорбционной системой. Определение размеров области формирования широких эмиссионных линий квазара новым независимым способом.

4. Расчёт переноса направленного ультрафиолетового излучения в резонансных линиях радиативной накачки молекулярного водорода с учётом неравновесного распределения но скоростям на вращательных уровнях Н2.

5. Моделирование химической эволюции молекулярного облака НО/Нг с целью определения относительного содержания молекул НО и Н2 в процессе образования облака.

Апробация работы и публикации Результаты, вошедшие в диссертацию, нолучены в период с 2008 но 2010 годы и опубликованы в четырёх статьях в реферируемых журналах и в тезисах пяти конференций. Результаты докладывались на всероссийских конференциях: "Астрофизика высоких энергий" НЕА 2008 (Москва, 2008), НЕА 2009 (Москва, 2009), НЕА 2010 (Москва, 2010) и "Всероссийская астрономическая конференция" (Нижний Архыз, 2010), на дне науки в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете (Санкт-Петербург, 2010), на мини-коллоквиуме "Физика галактик, межгалактической среды и релятивистских объектов"(Москва, 2010), на конференции "Прецизионная физика и фундаментальные физические константы" (Санкт-Петербург, 2010) и на семинарах сектора теоретичс-

ской астрофизики ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

Структура и объём диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержит 137 страниц текста, в том числе 46 рисунков и 8 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 183 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность проведённых исследований, сформулированы цель и научная новизна работы, достоверность результатов, их практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.

Первая Глава посвящена анализу наблюдательных данных по абсорбционным системам молекулярного водорода на больших красных смещениях (z ~ 2 — 3). Приведен выполненный нами анализ трёх абсорбционных систем в спектрах квазаров Q1232+082, Q0812+3208 и Q1331+170, содержащих молекулы HD и Нг, результаты которого были опубликованы в работах [А2,АЗ,А4,А7,А8].

В параграфе 1.1 представлен краткий обзор наблюдений абсорбционных систем молекулярного водорода на больших красных смещениях. Указаны основные задачи наблюдения молекулярного водорода на ранних этапах эволюции Вселенной, а именно: (i) проблема теории первичного звездообразования (молекулы HD и Нг являются главными хладагентами в первичном веществе); (ii) определение отношения распространённости изотопов D/H в первичном веществе с целью оценки плотности барионной материи во Вселенной; (iii) определение основных физических параметров в облаках молекулярного водорода (кинетической температуры, давления, плотности частиц и др.), на основе измерений населённостей вращательных уровней Нг и HD. Также обсуждены другие специфические задачи, такие как измерения температуры реликтового излучения в ранние эпохи, соответствующие красным смещениям г~2и исследование особенностей переноса излучения в облаках молекулярного водорода. В §1.1.2 и §1.1.3 даётся краткое описание структуры энергетических уровней молекул Нг и HD, важное для дальнейшего обсуждения абсорбционных линий, в которых наблюдаются молекулы, и деталей переноса излучения в этих линиях.

В параграфе 1.2 представлен выполненный нами анализ абсорбционной системы молекулярного водорода с красным смещением гаья = 2.3377 в спектре квазара Q1232+082. В §1.2.1 представлены характеристики наблюдений квазара на телескопе VLT с использованием эшелле-спектрографа высокого разрешения UVES [9|. Спектр был получен в рамках совместной российско-французской программы в которой участвовали соавторы диссертанта |АЗ|. Подиараграф 1.2.2 поевящён анализу абсорбционных линий Н2 и HD и определению лучевых концентраций этих молекул в исследуемой абсорбционной системе. Выполненный нами анализ абсорбционной системы Н2 |АЗ| выявил две особенности. Первая заключается в том, что часть излучения от квазара, испускаемая областью формирования широких эмиссионных линий, проходит мимо абсорбционной системы. Этот эффект подробно рассмотрен в главе 3. Вторая особенность, рассмотренная в главе 4, состоит в том, что наблюдается уширение распределения по скоростям на возбуждённых вращательных уровнях молекулярного водорода. Учёт этих особенностей оказался важным

Рис. 1. Некоторые абсорбционные линии молекулы HD, идентифицированные в системе z„(,s 2.C2G в спектре квазара Q0812 I 3208. На верхних панелях показаны линии переходов, идущих с уровня J = 0. На нижних панелях показаны идентифицированные впервые линии переходов с возбуждённого вращательного уровня J = 1.

для определения лучевых концентраций молекул Нг и HD, а вследствие этого, и для определения отношения изотопов D/H, представленного в главе 2. Более детальный анализ абсорбционной системы ^.,=2.3377 в спектре квазара Q 1232+082, включая линии тяжёлых элементов и др., приведен в главе 3.

Параграф 1.3 посвящен независимому анализу абсорбционной системы молекулярного водорода с красным смещением гпь., = 2.6264 в спектре квазара Q0812+3208 |А4|. В §1.3.1 приведены характеристики наблюдений квазара, выполненных на телескопе Keck с использованием эшелле-спектрографа высокого разрешения HIRES |10|. Спектр был обработан диссертантом, используя данные, взятые из архива телескопа Keck. В §1.3,2 представлен выполненный диссертантом анализ абсорбционных линий Нг и HD, использованный для определения лучевых концентраций этих молекул. Использование новых лабораторных длин волн молекулы FID |11|, позволило идентифицировать большее количество линий, чем в аналогичной работе |12|, 9 из которых оказались пригодными для спектрального анализа. Это дало возможность получить более точные и статистически надёжные результаты. Некоторые из идентифицированных линий показаны на рис. 1. Данная абсорбционная система имеет наибольшую среди абсорбционных систем, идентифицированных в спектрах квазаров, лучевую концентрацию молекул HD, logiV(HD) = 15.71 ± 0.07. Впервые в астрофизических наблюдениях идентифицированы линии молекулы HD, идущие с первого возбуждённого вращательного уровня J=l, а также линии далеких полос {v > 10) лаймановской серии молекулы HD L/у-О. Идентификация линий переходов с вращательного уровня J=1 молекулы HD, позволила измерить относительную населённость вращательных уровней N(J = 1 )/N(J — 0) и получить оценку на объёмную концентрацию газа в облаке HD/H2, представленную в §1.3.3.

В параграфе 1.4 приведён независимый анализ абсорбционной системы молекулярного водорода с красным смещением znbs = 1.777 в спектре квазара ) Q 1331+170. В §1.4.1 представлены характеристики наблюдений квазара на

телескопе HST с использованием эшелле-сиектрографа высокого разрешения STIS [13]. Спектр был обработан диссертантом по данным архива телескопа HST. В §1.4.2 представлен выполненный диссертантом независимый анализ абсорбционных линий Н2 и определение лучевых концентраций этих молекул. Также приведены результаты идентификации и анализа линий молекулы HD в этой абсорбционной системе, впервые полученные в нашей работе |А4].

Параграф 1.5 является заключением к главе 1. В нём приводятся данные по абсорбционным системах молекулярного водорода, обнаруженным на больших красных смещениях, указываются основные характеристики наблюдаемых систем (красные смещения, лучевые концентрации компонент и др.).

Вторая Глава посвящена предложенному нами методу определения отношения распространённости изотопов D/H по измеряемому отношению лучевой концентрации молекул HD и Нг- Отношение изотопов D/H позволяет оценить один из ключевых параметров стандартной космологической ACDM модели - плотность барионной материи во Вселенной, fij. Основные результаты, полученные в этой главе, вошли в публикации автора |А2,АЗ,А4,А7,А8].

Параграф 2.1 является введением, в котором кратко изложена проблема определения Один из методов определения связан с первичным нуклеосинтезом. В теории первичного нуклеосинтеза получено, что содержание лёгких элементов во Вселенной является функцией iV Поэтому, измерив содержание лёгких элементов, можно определить Г1ь- Наиболее чувствительным к значению П(, является относительное содержание дейтерия D/H. В процессе эволюции Вселенной дейтерий только выгорает, поэтому необходимо измерять D/Hb облаках с содержанием элементов, близким к первичному. Для этого подходят абсорбционные системы с низким содержанием тяжёлых элементов, идентифицируемые в спектрах квазаров. Один из способов измерения отношения D/Н - анализ абсорбционных линий атомов Hl и Dl в таких системах. Однако этот метод имеет ряд трудностей, связанных со сложностью анализа абсорбционных линий. Подобных проблем не возникает, если измерять относительное содержание молекул HD и Н2, так как их спектры существенно различаются, а большинство узких абсорбционных линий не перекрываются. Возможность использования этого метода появилась сравнительно недавно, поскольку впервые молекулы HD на больших красных смещениях удалось обнаружить только в 2001 году [14].

В параграфе 2.2 представлен предложенный нами метод определения от- . ношения распространённости изотопов D/H, путём исследования относительной распространённости молекул HD и Нг- Приведены наблюдательные данные по абсорбционным системам HD/H2 в Галактике и на больших красных смещениях, представленные на рис. 2. Нами показано, что в абсорбционных системах на больших красных смещениях отношение лучевых концентраций Ar(HD)/2JV(H2) систематически больше, чем в облаках Галактики [A4]. Метод определения отношения изотопов D/H по относительной распространённости молекул HD и Нг основывается на моделях молекулярных облаков [17], которые указывают на то, что в случае самоэкранировки молекул HD и Нг от диссоциирующего их ультрафиолетового излучения, почти весь водород находится в Нг, а весь дейтерий - в HD. Тогда отношение лучевых концентраций iV(HD)/2iV(H2) будет в точности соответствовать отношению изотопов D/H. При характерных в наблюдаемых системах лучевых концентраци-

1оё2М(Н2)

Рис. 2. Данные совместных измерений лучевых концентраций НО и 2 Н 2. Кружками показаны измерения НО и Н2 в спектрах квазаров. Томными кружками показаны результаты анализа абсорбционных систем в спектрах квазаров (^1232 ! 082, С^ 0812 I 3208 и Q 1331 I 170, полученные и работах автора. Квадратами приведены измерения НО и Нг в Галактике |15|, определенное среднее значение О/Н для которых показано штриховой линией. Сплошной линией показано сроднее отношение О/Н, измеряемое в спектрах квазаров по линиям атомов Ш и 01, в пределах ошибок, совпадающее со значением, получаемым из анализа анизотропии реликтового излучения. Отношение О/Н, измеренное по НI и ОI в Галактике [16|, показано пунктирной линией. Относительное содержание НО/2Нг, измеряемое в спектрах квазаров, т.е. па большом красном смещении, значительно выше, чем в Галактике, и для систем с высокой лучевой концентрацией НО это значение совпадает со значением отношения О/Н, измеряемым по Ш и 01.

ях Ищ > 1018см~2 молекулярный водород самоэкранирован. Молекул НВ на четырс-пять порядков меньше, чем молекул Нг. Поэтому в наблюдаемых системах молекула НБ находится на грани самоэкранировки, наступающей при лучевых концентрациях > 5 х 1014см~2. Как видно на рис. 2, уменьшение отношения А(НБ)/2А(Нг) с уменьшением лучевой концентрации НБ, подтверждает высказанные выше соображения. Из всех систем НБ/Нг на больших красных смещениях только две (в спектрах квазаров 1232+082 и 0812+3208) имеют 7У(НБ) > 1015см"~2; анализ этих систем представлен в §1.2 и §1.3, соответственно. Анализ этих систем позволил получить значение отношения изотопов О/Н = (3.0 ± 0.2) х 10~° и соответствующую ему плотность барионной материи во Вселенной = 0.0404 ± 0.0019, которая в пределах ошибок согласуется со значением Г2/, = 0.0455 + 0.0028, полученным из анализа анизотропии реликтового излучения |18|.

В параграфе 2.3 дано заключение к главе 2.

В Третьей Главе рассматривается неполное покрытие квазара С} 1232+082 абсорбционной системой молекулярного водорода с красным смещением гй(,,,=2.3377. Содержание этой главы опубликовано в работах (АЗ,А6|. Представлено выполненное нами исследование области формирования широких

эмиссионных линий (BLR - Broad Line Region) квазара методом определения фактора покрытия квазара абсорбционной системой. Выполненный диссертантом анализ абсорбционных линий системы с zui,s=2.3377 показал, что данная система в некоторых абсорбционных компонентах только частично покрывает область широких эмиссионных линий квазара, в то время как аккреционный диск квазара оказывается покрыт полностью.

В параграфе 3.1 изложено современное представление о структуре активных ядер галактик и существующие методы исследования BLR. Там же описаны существующие наблюдения эффекта неполного покрытия квазаров и определения фактора покрытия. Неполное покрытие означает, что часть излучения от квазара проходит мимо абсорбционной системы, и может быть выражено количественно фактором покрытия 0 < / < 1. В §3.1.1 дано определение фактора покрытия и оиисан метод его измерения из анализа абсорбционных линий. Факторы покрытия определяются по измерению остаточного потока (ОП) в абсорбционных линиях.

В параграфе 3.2 представлен спектральный анализ абсорбционной системы zabs=2.3377, в результате которого определены значения факторов покрытия различными абсорбционными компонентами нескольких эмиссионных линий квазара. В §3.2.1 произведена коррекция нулевого уровня потока в спектре для учёта систематической ошибки определения факторов покрытия, связанной с обработкой и сложением экспозиций. В §3.2.2 приведён анализ абсорбционных линий молекулярного водорода. Линии Н2, принадлежащие основным уровням, сильно насыщены, однако, имеется остаточный поток в центре линий (см. рис. 3). Получена зависимость величины ОП от положения линии в спектре квазара. Установлена корреляция между величиной определяемого ОП в абсорбционных линиях Нг и положением эмиссионных линий Ly-ß и ClII. Величина ОП для абсорбционных линий, попавших на эмиссионные линии в спектре, составляет около 10%, а для линий, лежащих в континууме квазара - не больше 3%. Это указывает на то, что абсорбционная система не полностью покрывает только область квазара, формирующую эмиссионные линии в спектре (т.е. BLR.).

Дополнительные аргументы в пользу гипотезы неполного покрытия квазара абсорбционной системой с красным смещением z„bs=2.3377 представлены в §3.2.3, где рассмотрен анализ абсорбционных линий атомарного углерода Cl, ассоциированных с системой Нг- Считается, что Cl и Н2 пространственно совмещены в облаке. Положения некоторых из абсорбционных линий СI совпадают с положением эмиссионных линий квазара СIV, Ly-a, Nv. Для определения ОП в этих эмиссионных линиях использовалось два метода: метод кривой роста и метод построения синтетического спектра, представленные в §3.2.3.1 и §3.2.3.2, соответственно. В §3.2.4 рассмотрены все остальные абсорбционные линии, которые могут быть ассоциированы с исследуемой системой Нг- Положения абсорбционных линий SiII1304А и Ol 1304Асовпали с вершиной эмиссионной линии Ly-a и выявили наличие ОП на уровне 7%. Анализ этих линий представлен в §3.2.4.1. В §3.2.4.2 обсуждается возможная идентификация ненулевого ОП и в других абсорбционных линиях, соответствующих Sil, Nl и Fell. Так как области излучения квазара, формирующие континуум, покрываются абсорбционной системой полностью, в то время как BLR квазара оказывается покрыт неполностью, можно определить фактор

I

a

3630 3640 3650 3660

длина волны (A)

длина волиы (А)

Рис. 3. Левая верхняя панель: Участок спектра квазара С} 1232) 082, где расположены абсорбционные линии системы Нг с красным смещением 2.3377. Красными кружками и крестами показано оцениваемое положение эмиссионных линий квазара 1232 1-082. Также приведены характерные ширины данных эмиссионных линий, взятые из работы [19]. Правая панель: Участок спектра квазара 1232 I 082 с абсорбционными линиями Ы-0 лаймановской полосы молекулярного водорода па красном смещении га(,5- 2.3377. Гладкой линией показан синтетический спектр абсорбционной системы Нг- Сильно насыщенные (демпфированные) линии Н2 не достигают нуля интенсивности в центре линии, в то время как несколько расположенных рядом насыщенных линий Ьу-а леса имеют нулевой поток в центре линии. Это свидетельствует о неполном покрытии квазара абсорбционной системой молекулярного водорода. Левая нижняя панель: Величина измеряемого остаточного потока (ОП) в абсорбционных линиях Нг в зависимости от положения линии в спектре. Величина ОП коррелирует с положением эмиссионных линий в спектре квазара, что свидетельствует о том, что существует неполное покрытие области широких эмиссионных линий квазара абсорбционной системой молекулярного водорода.

покрытия отдельно для BLR,. Факторы покрытия BLR квазара вычислены и представлены в §3.2.5.

Параграф 3.3 посвящен определению физических условий в абсорбционной системе. В §3.3.1 представлена ионизационная структура абсорбционной системы - показаны профили абсорбционных линий, соответствующие разным элементам различных степеней ионизации. Так как эта система связана с дэмпфированной Ly-a системой, в ней доминируют компоненты низкой степени ионизации. Ионизационная структура системы указывает на то, что в большинстве элементов можно выделить основную компоненту, которая может быть ассоциирована с молекулярной системой. В §3.3.2 представлено содержание тяжёлых элементов в абсорбционной демпфированной Ly-a системе, которое оказалось в среднем в 30 раз ниже, чем солнечное. Однако, основываясь на наблюдении CI I, который жестко пространственно привязан к Н2 посредством реакций перезарядки, можно заключить, что содержание тяжёлых элементов в компоненте, связанной с облаком молекулярного водорода, может быть близко к солнечному. Определение объёмной концентрации в молекулярной компоненте абсорбционной системы представлено в §3.3.3. В §3.3.3.1 для определения объёмной концентрации, использованы населенности подуровней тонкой структуры Cl. Кинетическая температура в облаке определена из отношения ортоводорода к параводороду. Полученное значение объёмной плотности п#2 = Юб^! см~3, согласуется с верхним пределом на объёмную концентрацию, полученным в §3.3.3.2, при учёте верхнего предела на населённость вращательного уровня J=1 молекулы HD. В §3.3.4

представлено определение объёмной концентрации в нейтральной оболочке облака молекулярного водорода. Для этого использована относительная населённость подуровней тонкой структуры СII. Получено значение объёмной ПЛОТНОСТИ Ппеый- = 32

+34 -21

СМ

-3

аккрещшнный дкек квазара

Рис. 4. Схематическое изображение неполного покрытия квазара Q 1232 i 082 абсорбционной системой па zaf,s = 2.3377. Показаны оцененные размеры абсорбционного системы и области формирования эмиссионной линии С IV, фактор покрытия которой абсорбционной системой составляет около 0.5.

В параграфе 3.4 получены основные результаты главы 3. Обсуждаются возможные объяснения эффекта неполного покрытия. Неполное покрытие может обеспечиваться наблюдением неразрешённого двойного квазара (§3.4.1) или гравитационным микролинзорованием (§3.4.2). Однако эти объяснения оказываются неудовлетворительными для квазара Q 1232+082, так как неполностью покрыта только область BLR. Поэтому наиболее вероятным объяснением эффекта неполного покрытия, обсуждаемым в §3.4.3, является сравнимость угловых размеров абсорбционной системы и BLR. В таком случае, зная размер абсорбционной системы, можно сделать оценку на размер BLR,. Оценка размера эмиссионной линии СIV: i?civ ~ 0.18+ц пк представлена в параграфе §3.4.4. В предположении, что газ BLR вириализован это позволило дать оценку на массу сверхмассивной чёрной дыры в квазаре Мвн = 6.8t£J х 108 М@.

Параграф 3.5 является кратким заключением главы 3.

В Главе 4 предложены и детально рассчитаны два механизма, объясняющие наблюдаемый в межзвёздных облаках эффект уширения распределения частиц по скоростям на возбуждённых вращательных уровнях молекулярного водорода. Данная глава отражена в работе [А1,А5].

Параграф 4.1 является обзорным. В нём перечислены основные наблюдательные данные по эффекту уширения. Эффект уширения состоит в том, что измеряемое в некоторых межзвёздных облаках распределение частиц по скоростям на возбуждённых вращательных уровнях Н2 имеет характерную ширину большую, чем на основных уровнях Нг- Некоторые авторы наблюдают эффект роста эффективного донлсровского параметра b с увеличением номера вращательного уровня, J. Этот эффект наблюдается как в облаках молекулярного водорода в Галактике[20], так и в облаках на больших красных смещениях |4]. Также в §4.1 дан обзор объяснений эффекта уширения предложенных ранее другими авторами.

В параграфе 4.2 рассмотрен процесс радиативной накачки уровней направленным излучением в рамках трёхуровневой модели. Основные положения рассматриваемой нами модели перечислены в §4.2.1. В §4.2.2 получена формула для распределения частиц по скоростям на уровне, заселяемом радиативной накачкой. Рассчитаны объёмные и лучевые распределения частиц по скоростям на этом уровне в зависимости от глубины проникновения

излучения в облако. Нами показано, что уширение распределения по скоростям происходит при насыщении линии переходов, в которых происходит радиативная накачка. В §4.2.3 рассмотрен процесс термализации неравновесного уширенного распределения, сформированного радиативной накачкой. В §4.2.4 получены выражения для профилей линий, которые соответствуют уширенному распределению, полученному в §4.2.3. В §4.2.5 обсуждается влияние полученного эффекта уширения на вид кривой роста абсорбционной линии.

Параграф 4.3 иосвящён выполненному диссертантом расчёту эффекта уширения при радиативной накачке, полученному в параграфе 4.2, для структуры энергетических уровней молекулы водорода. В §4.3.1 представлена общая схема расчёта. Особенности расчёта связаны, например, с разделением структуры уровней молекулярного водорода на нараводород и ортоводород и наличием колебательно-вращательного каскада в основном электронном состоянии. Для вычисления зависимости распределения частиц по скоростям от глубины проникновения излучения радиативной накачки в облако, необходимо рассматривать уравнения баланса для нескольких нижних вращательных уровней. Нелинейная система уравнений баланса приведена в параграфе §4.3.2 и решалась численно. В §4.3.3 приведены результаты расчёта, представляющие собой зависимости профилей линий лаймановской и вер-неровской полос молекулы водорода от глубины проникновения излучения радиативной накачки в облако. Профили этих линий отражают распределение частиц по скоростям на луче зрения и рассчитываются самосогласованно. Показано, что рассмотренного эффекта распространения направленного излучения недостаточно, для объяснения наблюдаемого эффекта уширения. В §4.3.4 обсуждается влияние пыли на перенос излучения радиативной накачки в линиях ультрафиолетового диапазона.

В параграфе 4.4 представлен, предложенный и рассчитанный диссертантом, дополнительный механизм, приводящий к уширению распределения по скоростям на возбуждённых вращательных уровнях Нг- Этот механизм связан с профилем населённостей вращательных уровней в облаке, формирующимся при переносе излучения в линиях радиативной накачки. Суть механизма состоит в том, что облако можно условно разделить на две области: оболочку и внутреннюю часть. В оболочке линии радиативной накачки лаймановской и всрнеровской полос не насыщены и даже при стандартной среднсгалактичсской интенсивности ультрафиолетового излучения возбуждённые вращательные уровни будут существенно заселены. При проникновении излучения в облако линии радиативной накачки начинают насыщаться и скорости фотовозбуждения падают, а следовательно уменьшается населённость возбуждённых вращательных уровней. Это приводит к тому, что внутри облака населенными оказываются практически только основные уровни. Фактически, населённости основных уровней отражают физические условия внутри облака, а возбуждённых уровней - во внешней его части. В оболочке скорости фотовозбуждения Нг выше, поэтому выше и скорость фотодиссоциации Н2. В случае баланса фотодиссоциация Н2 уравновешена образованием Н2 на пыли, при этом освобождается дополнительная энергия около 1 -г 2 эВ. Также к нагреву среды, при высокой скорости фотовозбуждения Н2, может приводить столкновительная релаксация в процессе колебательно-

вращательного каскада в основном электронном состоянии Н2. Поэтому в тех областях, где фотодиссоциация Н2 идет активно, среда может разогреваться и иметь более широкое распределение молекул по скоростям. Такие области называются фотодиссоционными [21]. Наличие фотодиссоционной области учтено посредством феноменологической зависимости доплсровского параметра от глубины проникновения излучения в облако. Показано, что наличие фотодиссоционных областей хорошо объясняет наблюдательные данные по эффекту уширения.

Основные результаты главы 4 обобщены в параграфе 4.5.

Глава 5 посвящена предложена и рассчитана диссертантом модели химической эволюции облака HD/H2, которая представлена в работах |А4,А7|.

Параграф 5.1 является введением, в нём дан краткий обзор современных моделей межзвёздных облаков и представлена мотивация расчета химической эволюции облака HD/H2. В главе 2 относительная распространённость молекул HD и Н2 в предельном случае полной молекуляризации использовалась для оценки отношения распространённости изотопов D/H. Однако такой подход может быть не вполне обоснованным. Во-первых, молекула HD в большей степени, чем Н2, подвержена фотодиссоциации ультрафиолетовым излучением. Во-вторых, посредством химического фракционирования дейтерий эффективно может уходить в более сложные молекулы или оседать на пыли. В-третьих, облака HD/H2 могут не находиться в химическом равновесии.

В параграфе 5.2 перечислены основные положения рассматриваемой модели. Рассмотрено облако с однородной концентрацией и температурой. Считается, что облако состоит из из Н, Не, D, их ионов, электронов и рассматриваются только простые молекулярные компоненты в облаке: Н2, HD, HD+, Hj, Н3, НгО+, НеН+, HeD+ и др. Учтены важные процессы, определяющие эволюцию и структуру облака - фотодиссоциация ультрафиолетовым излучением, ионизация космическими лучами и образование молекул HD и Н2 на пыли. Приведена нелинейная система уравнений для решения поставленной задачи.

Результаты расчётов представлены в параграфе 5.3. Перечислены входные параметры расчётов и диапазоны их типичных значений. В §5.3.1 показаны общие результаты расчётов, которыми являются зависимости концентраций компонент в среде от глубины проникновения УФ излучения в облако и от времени, прошедшего с начала образования облака. Типичные начальные условия задаются в виде однородного облака с низкой степенью молекуляризации. Наибольший интерес в данной модели представляет эволюция отношения распространённости молекул HD и Н2 в процессе молекуляризации облака. Получено, что отношение JV(HD)/2./V(H2) может сильно изменяться в процессе эволюции облака. Характерный вид зависимости jV(HD)/2Ar(ll2) от времени показан на рис. 5. В статических моделях HD/H2 облаков [17] получено, что отношение Ar(HD)/2Ar(H2) должно быть не больше отношения распространённости изотопов D/H. Однако в случае динамической модели показано, что существует период в процессе молекуляризации облака, когда отношение HD/2H2 может быть существенно больше отношения D/H. Этот период соответствует характерным динамическим временам облаков t,iyn ~ Ю7лет. Это особенно важно для облаков с понижен-

ным, относительно среднегалактического, содержанием пыли, так как скорость молекулярпзации Нг падает при уменьшении содержания пыли. Пока Н2 не полностью молскуляризован, существует эффективный дополнительный канал образования молекулы HD - ионно-молскулярная реакция Н2 4- D+ —>■ HD + Н+, которая может обеспечивать эксцесс jV(HD)/2ÄT(H2) > D/H.

£ z

JN

Q

В

Z

■' расчёт без учета фотодиссоциации - аналитическое решение -полный расчет

/'Ч

В §5.3.2 обсуждается влияние основных внешних параметров (интенсивность ультрафиолетового излучения, ионизация космическими лучами и содержание пыли) на рассчитанную эволюцию отношения ЛГ(НО)/2ЛГ(Н2). Подпараграф 5.3.3 посвящен обсуждению применимости предложенной модели к наблюдательным данным. Показано, что рассчитанный эффект может объяснять обсуждаемое в главе 2 различие между облаками НО/Нг на больших красных смещениях и облаками Галактики, т.к. в облаках на больших красных смещениях наблюдается пониженное содержание тяжёлых элементов, и следовательно пыли. В §5.3.4 получено аналитическое приближение зависимости отношения 7У(НО)/27у/(Н2) от времени, характерный ВИД которого пока- экранированной части облака. Штриховой лини-зан на рис. 5. В условиях отсутствия ей показано полученное аналитическое прибли-фона ультрафиолетового излучения, ЖС1ШС' соответствующих внутренним самоэкранированным областям облака, показано, что отношение ЛГ(НО)/2ЛГ(Н2)

2 3 4 5 6 7 log(t, лет)

Рис. 5. Отношения концентраций молекул HD и Нг в модели химической эволюции облака. Жирными линиями показаны результаты расчёта для облаков с лучевыми концентрациями log Ntot(H) = 21, 21.5 и 22. Пунктирной линией показан результат расчёта (для logNtot{H) = 21.5) в отсутствии фотодиссоциации молекул HD и Н2, что соответствует само-

как функция времени может быть параметризовано величиной К ~ д и ' , где С - интенсивность космических лучей; И - содержание пыли, п - объёмная концентрация газа в облаке. Такое аналитическое приближение находится в хорошем согласии с численными расчётами эволюции молекулярного облака (рис 5).

Итоги главы 5 подведены в параграфе 5.5.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации: 1. Выполнен анализ абсорбционных систем молекулярного водорода (Н2 и НО) с красными смещениями гаьа — 2.3377, гау = 2.626 и гаЬз — 1.777 в спектрах квазаров С} 1232+082, 0812+3208 и <31331+170, соответственно. В двух из них диссертантом ((^ 0812+3208 и Р1331+170) идентифицированы абсорбционные линии молекулы НО. В абсорбционной системе = 2.626 квазара 0812+3208 впервые в астрофизических наблюдениях идентифицированы абсорбционные линии переходов, идущих с возбуждённого вращательного уровня Л=1 молекулы НО. Определена объ-

ёмная концентрация в этой системе по измеренной населённости уровней Л=0, J=l.

2. Оценено количество барионной материи во Вселенной по отношению распространённости изотопов D/H, полученному из относительной распространённости молекул HD и Н2. Совместный анализ двух абсорбционных систем HD/H2 (в квазарах Q1232+082 и Q 0812+3208) позволил нам определить значение отношения изотопов D/H = (3.0±0.2) х 10~5 и соответствующую ему плотность барионной материи во Вселенной

fij, = 0.0405 ± 0.0019, что в пределах ошибок согласуется со значением, полученным из анализа анизотропии реликтового излучения.

3. Исследовано неполное покрытие квазара Q1232+082 абсорбционной системой с красным смещением zabs=2.3377. Нами показано, что области эмиссии квазара, связанные с аккреционным диском, оказываются полностью покрытыми, в то время как области формирования широких эмиссионных линий оказываются покрытыми частично. Диссертантом определены факторы покрытия квазара в различных эмиссионных линиях различными компонентами абсорбционной системы. Определение физических условий в абсорбционной системе позволило нам оценить новым независимым методом размер области формирования широких эмиссионных линий квазара в линии СIV i?clV ~ 0.18i^n ик-

4. Исследован эффект уширения распределения по скоростям молекулярного водорода в возбуждённых вращательных состояниях, наблюдаемый в межзвёздных облаках. Нами показано, что в случае направленного излучения насыщение в линиях радиативной накачки приводит к уширеншо распределения молекул по скоростям, формируемого процессом радиативной накачки. Диссертантом выполнен расчёт переноса направленного излучения в резонансных линиях радиативной накачки молекулярного водорода и оценен возникающий эффект уширения. Рассчитаны профили населённостей вращательных уровней в облаке, характерный вид которых указывает на то, что возбуждённые вращательные уровни населены преимущественно в оболочке облака, в то время как внутри облака населёнными оказываются преимущественно основные уровни. Это объясняет наблюдаемый в облаках молекулярного водорода эффект уширения дополнительным нагревом облака за счёт фотодиссоционной области в облаке молекулярного водорода, что было предложено диссертантом.

5. Выполнено предложенное и рассчитанное диссертантом моделирование химической эволюции молекулярного облака HD/H2. Показано, что в процессе молекуляризации облака отношение концентраций молекул iV(HD)/2A^(H2) может иметь существенные вариации. Показано, что в отличие от статических моделей облаков, где отношение концентраций ■/V(HD)/27V(H2) меньше или равно отношению распространённости изотопов D/H, существует промежуток времени, сравнимый с характерными динамическими временами жизни облаков, когда отношение iV(HD)/2./V(H2) может быть больше отношение D/H. Увеличение отношения HD/2H2 возникает благодаря дополнительному каналу образования молекулы HD -ионно-молекулярной реакции в условиях неполной молекуляризации Н2. Получена аналитическая аппроксимация зависимости Ar(HD)/2Ar(H2) в процессе молекуляризации облака. Оценено влияние на химическую эво-

люцию облака HD/H2 изменения содержания пыли, фона ультрафиолетового излучения и космических лучей в процессе космологической эволюции Вселенной.

СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Al Балашев С.А., Варшалович Д.А., Иванчик A.B. Направленное излучение и фогодиссоционные области в облаках молекулярного водорода // Письма в Астрономический журнал. - 2009. - Т. 35. - С.171-188.

А2 Варшалович Д.А., Балашев С.А., Иванчик A.B., Петижап П. Первичный нуклеосинтез дейтерия и содержания молекул HD/H2 в межзвездных облаках, существовавших 12 млрд. лет назад. // Успехи физических наук.

2010. Т. 180. С.415.

A3 Ivanchik А. V., Petitjean Р., Balashev S.A., Srianand R., Varshalovich D.A., Ledoux С. and Noterdaeme P. HD molecules at high rcdshift: the absorption system at z=2.3377 toward Q1232+082 // Monthly Notices of Royal Astronomical Society. 2010. - Vol. 404. - P.1583.

A4 Балашев С.А., Иванчик A.B., Варшалович Д.А. Молекулярные облака HD/H2 в ранней Вселенной. Проблема первичного дейтерия. // Письма в Астрономический журнал. - 2010. - Т. 36. - С.803-815.

А5 Балашев С.А., Варшалович ДА., Иванчик A.B. Особенности переноса излучения в облаках молекулярного водорода // Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра 2008. Программа и тезисы - Москва, ИКИ РАН, 2008 - С.2-3.

А6 Балашев С.А., Варшалович Д.А., Иванчик A.B. Фактор покрытия квазара Q1232+082 абсорбционной системой с красным смещением z=2.3377 // Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра 2009. Программа и тезисы - Москва, ИКИ РАН, 2009 - С.6.

А7 Балашев С.А., Варшалович ДА., Иванчик A.B. Молекулярные HD/H2 облака на большом красном смещении // Всероссийская Астрономическая конференция 2010. Программа и тезисы - Нижний Архыз, CAO РАН, 2010 - С.112.

А8 Варшалович Д. А., Иванчик A.B., Балашев С. А. Отношение изотопов D/H в эпоху прецизионной космологии // Прецизионная физика и фундаментальные физические константы 2010. Программа и тезисы - Санкт-Петербург, ФТИ им А.Ф. Иоффе РАН, 2010 - С.23.

А9 Иванчик A.B., Варшалович Д. А., Балашев С.А., Клименко В.В., Тагиров Р.В. Абсорбционные спектры квазаров - пространственно-временные фотографии Вселенной // Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра 2010. Программа и тезисы - Москва, ИКИ РАН, 2010 - С.22.

ЛИТЕРАТУРА, ЦИТИРУЕМАЯ В АВТОРЕФЕРАТЕ

Wolfe А. М., Gamser Е., Prochaska J. X. Damped Ly a Systems // ARAA. - 2005. - Vol. 43. Pp. 801918.

Molecular hydrogen in liigh-redshift damped Lyman-a systems: the VLT/UVES database / P. Noterdaeme, C. Ledoux, P. Petitjean, R. Srianand // Astron. & Astrophys. - 2008. - Vol. 481. - Pp. 327-33G.

A new comprehensive set of elemental abundances in DLAs. II. Data analysis and chemical variation studies / M. Dessauges-Zavadsky, J. X. Prochaska, S. D'Odorico et al. // AAP. - 2006. - Vol. 445. -Pp. 93-113.

Excitation mechanisms in newly discovered H_2-bearing damped Lyman-a clouds: systems with low molecular fractions / P. Noterdaeme, C. Ledoux, P. Petitjean et al. // Astron. & Astrophys. — 2007. — Vol. 474. - Pp. 393-407.

HD molecules at high redshift: the absorption system at z = 2.3377 towards Q 1232 + 082 / A. V. Ivanrfiik, P. Petitjean, S. A. Balashev et al. // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. - 2010. - Vol. 404. - Pp. 1583 -1590.

The evolution of the cosmic microwave background temperature. Measurements of Тсмв high redshift from carbon monoxide excitation / P. Noterdaeme, P. Petitjean, R. Srianand et al. // Astron. & Astrophys. — 2011. - Vol. 526. - Pp. L7+.

The formation of the first stars and galaxies / V. Bromm, N. Yosliida, L. Hernquist, C. F. McKee // Nature. — 2009. - Vol. 459. - Pp. 49 54.

Abel Т., Bryan G. L., Norman M. L. The Formation of the First Star in the Universe // Science. 2002. -Vol. 295. - Pp. 93-98.

Performance of UVES, the echelle spectrograph for the ESO VLT and highlights of the first observations of stars and quasars / S. D'Odorico, S. Cristiani, H. Dekker et al. // Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series / Ed. by J. Bergeron. — Vol. 4005 of Presented at the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference. — 2000. — Pp. 121-130.

HIRES: the high-resolution echelle spectrometer on the Keck 10-m Telescope / S. S. Vogt, S. L. Allen, В. C. Bigelow et al. // Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series / Ed. by D. L. Crawford &; E. R. Craine. — Vol. 2198 of Presented at the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference. - 1994. - Pp. 3G2-+.

Fourier-transform spectroscopy of HD in the vacuum ultraviolet at A = 87-112 lirn / Т. I. Ivanov,

G. D. Dickenson, M. Roudjane et al. // Molecular Physics. - 2010. - Vol. 108. - Pp. 771-780.

Cosmological Concordance or Chemical Coincidence? Deuterated Molecular Hydrogen Abundances at High Redshift / J. Tumlinson, A. L. Malec, R. F. Carswell et al. // Astrophys. Journal Letters. — 2010. — Vol. 718.-Pp. L156-L160.

The Space Telescope Imaging Spectrograph Design / В. E. Woodgate, R. A. Kimble, C. W. Bowers et al. // PASP. - 1998. - Vol. 110. - Pp. 1183-1204.

HD Molecular Lines in an Absorption System at Redshift z=2.3377 / D. A. Varshalovich, A. V. Ivauchik, P. Petitjean et al. // Astronomy Letters. - 2001. - Vol. 27. - Pp. C83-G85.

A New FUSE Survey of Interstellar HD / T. P. Snow, T. L. Ross, J. D. Destree et al. // Astrophys. Journal. - 2008. - Vol. 688. - Pp. 1124-1136.

What Is the Total Deuterium Abundance in the Local Galactic Disk? / J. L. Linsky, В. T. Draine,

H. W. Moos et al. // Astmphys. Journal. - 2006. - Vol. 047. - Pp. 1106-1124.

Le Petit F., Roueff E., Le Bourlot J. D/HD transition in Photon Dominated Regions (PDR) // Astron. & Astrophys. - 2002. - Vol. 390. - Pp. 369-381.

Seven-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Interpretation / E. Koraatsu, К. M. Smith, J. Dunkley et al. // Astrophys. Journal Suppl. Ser. - 2011. - Vol. 192. -Pp. 18-+.

Composite Quasar Spectra from the Sloan Digital Sky Survey / D. E. Vanden Berk, G. T. Richards, A. Bauer et al. // Astron. Journal. — 2001. — Vol. 122. - Pp. 549-564.

Velocity Dispersion of the High Rotational Levels of H2 / S. Lacour, V. Ziskin, G. Hcbrard et al. // Astrophys. Journal. - 2005. - Vol. 627. - Pp. 251-262.

Hollenbach D. J., Tielens A. G. G. M. Photodissociation regions in the interstellar medium of galaxies // Reviews of Modern Physics. - 1999. - Vol. 71. - Pp. 173-230.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 26.10.2011. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 7538Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

Введение

1 HD/H2 абсорбционные системы в спектрах квазаров

1.1 Введение

1.1.1 Молекулярный водород. Наблюдения.

1.1.2 Молекулярный водород. Структура уровней.

1.1.3 Молекула HD. Структура уровней

1.2 Абсорбционная система в спектре Q1232+

1.2.1 Наблюдения

1.2.2 Анализ спектра

1.3 Абсорбционная система в спектре Q 0812+

1.3.1 Наблюдения

1.3.2 Анализ спектра

1.3.3 Объёмная концентрация облака системы Q 0812+3208 А.

1.4 Абсорбционная система в спектре Q 1331+

1.4.1 Наблюдения

1.4.2 Анализ спектра

1.5 Общая статистика абсорбционных систем Н2.

2 Отношение D/H и плотность барионной материи во Вселенной

2.1 Введение.

2.2 Отношение D/H из HD/H2.

2.3 Выводы.

3 Фактор покрытия квазара Q1232+082 абсорбционной системой Н2 на z=2.

3.1 Введение.

3.1.1 Фактор покрытия.

3.2 Неполное покрытие квазара Q1232+082 абсорбционной системой.

3.2.1 Коррекция нулевого уровня потока.

3.2.2 Неполное покрытие в линиях Н2.

3.2.3 Неполное покрытие в линиях CI

3.2.4 Неполное покрытие в абсорбционных линиях других элементов

3.2.5 Фактор покрытия области широких эмиссионных линий квазара

3.3 Физические условия в абсорбционной системе.

3.3.1 Ионизационная структура.

3.3.2 Содержание тяжёлых элементов.

3.3.3 Объёмная плотность в облаке. Молекулярная компонента.

3.3.4 Объёмная плотность в облаке. Нейтральная оболочка.

3.4 Результаты.

3.4.1 Двойной квазар.

3.4.2 Гравитационное микролинзирование.

3.4.3 Неполное покрытие.

3.4.4 Размер области эмиссионных линий.

3.5 Выводы.

4 Эффект уширения

4.1 Введение.

4.2 Трёхуровневая модель

4.2.1 Основные положения модели.

4.2.2 Эффект уширения.

4.2.3 Процесс термализации и турбулентность.

4.2.4 Оптические толщи уширенных линий.

4.2.5 Изменённая кривая роста.

4.3 Полный расчёт переноса излучения.

4.3.1 Схема расчёта облака молекулярного водорода.

4.3.2 Уравнения баланса

4.3.3 Основные результаты.

4.3.4 Влияние пыли.

4.4 Модель горячей оболочки.

5.2 Основные положения модели.100

5.3 Результаты.102

5.3.1 Общие результаты.103

5.3.2 Влияние внешних параметров.105

5.3.3 Вариация отношения HD и Нг.109

5.3.4 Аналитическое приближение.111

5.4 Заключение.116

6 Заключение Литература

Введение

Актуальность темы диссертации. Диссертационная работа посвящена исследованию межзвёздных облаков молекулярного водорода, находящихся на космологических расстояниях, соответствующих красным смещениям г ~ 2 — 3. Эти облака существовали 10—12 млрд. лет назад в галактиках и протогалактиках, формировавшихся на ранних стадиях эволюции Вселенной [1]. Они исследуются посредством анализа абсорбционных систем, идентифицируемых в спектрах квазаров [2]. Детектирование таких систем стало возможным только пару десятилетий назад, с введением в строй оптических телескопов нового поколения (VLT, Keck, HST).

Наблюдения и анализ таких систем позволяют изучать эволюцию химического состава вещества в межзвёздных облаках молекулярного водорода — обогащение межзвёздной среды тяжёлыми элементами и пылью [2, 3]. Измерения относительной населённостей вращательных уровней Н2 и HD, а также ионизационной структуры облаков, позволяют определять характерные физические условия в таких системах — кинетическую температуру, плотность частиц газа, степень ионизации, интенсивность фона ультрафиолетового излучения, турбулентность, давление и др.

Абсорбционные линии молекулярного водорода находятся в ультрафиолетовом диапазоне спектра (Л « 1100-4-900 А). Однако, вследствие космологического красного смещения наблюдаемых систем z ~ 2 — 3, эти линии сдвигаются в оптический диапазон, что позволяет получать спектры абсорбционных систем молекулярного водорода на больших оптических телескопах, где спектральное разрешение выше, чем у орбитальных обсерваторий ультрафиолетового диапазона, на которых облака молекулярного водорода наблюдаются в Галактике. Это предоставляет уникальную возможность исследовать некоторые особенности переноса излучения в облаках молекулярного водорода [4].

Существует ряд актуальных космологических задач, которые можно решать с помощью анализа межзвёздных облаков молекулярного водорода на больших красных смещениях. Одна из них - определение плотности барионной материи во Вселенной по измерению отношения распространённости изотопа водорода - дейтерия [5]. Другая задача — оценка значения температуры реликтового излучения [6] в ранние эпохи (z ~ 2 — 3), что на сегодняшний день является единственным доступным методом такой оценки.

Не менее актуальной является проблема звездообразования, в особенности, на ранних этапах эволюции Вселенной [7]. Для количественного моделирования темпов звездообразования и определения функции масс звёзд важен корректный расчёт обилия наиболее распространённых во Вселенной молекул Н2 и HD, являющихся основными хладагентами в веществе с составом, близким к первичному [8]. Это требует учёта химической эволюции межзвёздных облаков и влияния на неё изменения параметров межзвёздной среды в процессе эволюции Вселенной.

Цели работы

• Исследование физических условий и химического состава вещества в облаках молекулярного водорода, находящихся на космологических расстояниях, соответствующих красным смещениям z ~ 2 — 3.

• Определение распространённости молекул HD и Н2 в абсорбционных системах молекулярного водорода с целью оценки относительной плотности барионной материи во Вселенной.

• Исследование особенностей переноса излучения в облаках молекулярного водорода, в частности (i) эффекта уширения распределения молекул по скоростям на возбуждённых вращательных уровнях Н2; и (п) эффекта неполного покрытия области формирования широких эмиссионных линий квазара абсорбционной системой.

• Исследование химической эволюции облака HD/H2 с целью определения относительной распространённости молекул HD и Н2 в процессе молекуляризации облака.

Научная новизна

Результаты диссертации являются новыми и оригинальными. Идентифицированы линии поглощения молекул HD в абсорбционных системах Н2, наблюдаемых в спектрах квазаров Q 0812+3208 и Q 1331+170. Это позволило увеличить статистику абсорбционных систем HD/H2 в спектрах квазаров с 4 до 8 систем. Впервые в астрофизических наблюдениях были идентифицированы линии переходов, идущих с возбуждённого вращательного уровня J=1 молекулы HD. Это позволило оценить объёмную концентрацию в облаке новым способом, на основе относительной населенности вращательных уровней J=1/J=0 молекулы HD.

Новым способом получена оценка плотности барионной материи во Вселенной на основе определения относительной распространённости дейтерия D/H по относительной распространённости молекул HD и Н2 в облаках молекулярного водорода.

Предложено новое объяснение эффекта уширения распределения по скоростям на возбуждённых вращательных уровнях молекулярного водорода, наблюдающегося как в облаках молекулярного водорода нашей Галактики, так и на больших красных смещениях.

Впервые для космологически удалённых от квазара абсорбционных систем обнаружен эффект неполного покрытия области широких эмиссионных линий квазара абсорбционной системой. Спектроскопический анализ позволил новым методом оценить размер области эмиссионных линий квазара.

Разработана модель химической эволюции НБ/Н2 облака. Определены вариации относительной распространённости молекул НО иНг в процессе молекуляризации облака.

Достоверность результатов Достоверность результатов обеспечена использованием современных методов обработки и анализа оптических спектров, современных вычислительных программ но расчёту переноса излучения в облаках молекулярного водорода и химической эволюции облаков молекулярного водорода, а также сравнением результатов, где это возможно, с результатами других авторов, а численных расчётов - с аналитическими приближениями и предельными случаями.

Научная и практическая ценность Полученные оценки физических условий и отличия в химическом составе облаков НБ/Н2 на больших красных смещениях в сравнении с наблюдениями в нашей Галактике важны для понимания эволюции состава вещества и физических условий во Вселенной.

Новый независимый способ оценки плотности барионной материи во Вселенной служит жёстким критерием отбора космологических моделей.

Представлен новый способ, дающий независимую оценку размера области формирования широких эмиссионных линий в квазаре, на основе определения фактора покрытия квазара удалённой абсорбционной системой.

Результаты расчёта переноса излучения в линиях радиативной накачки могут быть использованы для корректного сопоставления результатов моделирования фотодиссоци-онных областей с наблюдательными данными.

Результаты расчётов химической эволюции облака НБ/Н2 можно использовать для оценки систематической ошибки при определении отношения изотопов Б/Н но распространённости молекул НБ и Н2. Эти результаты также могут быть использованы для моделирования процессов звездообразования, требующих знания функции охлаждения вещества, которая зависит от распространённости молекул НБ и Н2.

Основные положения, выносимые на защиту

1. (а) Идентификация молекул НБ в основном состоянии Л=0 в двух абсорбционных системах Н2 на большом красном смещении - системе гаь3=2.6264 в спектре квазара (^0812+3208 и в системе гаЬз~1.777 в спектре квазара (^1331+170.

Ь) Идентификация абсорбционных линий переходов, идущих с возбуждённого вращательного уровня молекулы НБ (Д=1), в абсорбционной системе 2^=2.6264 в спектре квазара (^0812+3208. л

2. Определение плотности барионной материи во Вселенной по отношению изотопов Б/Н, получаемому из распространённости молекул НБ/Н2, идентифицируемых в облаках молекулярного водорода на больших красных смещениях.

3. Детальный анализ абсорбционной системы гаь5=2.3377 в спектре квазара (^1232-1-082: определение распространённости тяжёлых элементов, ионизационной структуры, распространённости молекул НБ и Н2, физических условий в облаке. Определение фактора покрытия квазара СД232+082 абсорбционной системой. Определение размеров области формирования широких эмиссионных линий квазара новым независимым способом.

4. Расчёт переноса направленного ультрафиолетового излучения в резонансных линиях радиативной накачки молекулярного водорода с учётом неравновесного распределения по скоростям на вращательных уровнях Н2.

5. Моделирование химической эволюции молекулярного облака НБ/Н2 с целью определения относительного содержания молекул НО и Н2 в процессе образования облака.

Апробация работы и публикации Результаты, вошедшие в диссертацию, получены в период с 2008 по 2010 годы и опубликованы в четырёх статьях в реферируемых журналах и в тезисах пяти конференций. Результаты докладывались на всероссийских конфе-' ренциях: "Астрофизика высоких энергий" НЕА 2008 (Москва, 2008), НЕА 2009 (Москва, 2009), НЕА 2010 (Москва, 2010) и "Всероссийская астрономическая конференция" (Нижний Архыз, 2010), на дне науки в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете (Санкт-Петербург, 2010), на мини-коллоквиуме "Физика галактик, межгалактической среды и релятивистских объектов11 (Москва, 2010), на конференции "Прецизионная физика и фундаментальные физические константы" (Санкт-Петербург, 2010) и на семинарах сектора теоретической астрофизики ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

Основные результаты диссертации:

1. Выполнен анализ абсорбционных систем молекулярного водорода (Н2 и HD) с красными смещениями zabs — 2.3377, zabs = 2.626 и zabS = 1.777 в спектрах квазаров Q 1232+082, Q 0812+3208 и Q 1331+170, соответственно. В двух из них (Q 0812+3208 и Q 1331+170) идентифицированы абсорбционные линии молекулы HD. В абсорбционной системе zabs = 2.626 квазара Q 0812+3208 впервые в астрофизических наблюдениях идентифицированы абсорбционные линии переходов, идущих с возбуждённого вращательного уровня J=1 молекулы HD. Определена объёмная концентрация в этой системе по измеренной населённости уровней J=0, J=l.

2. Оценена плотность барионной материи во Вселенной по отношению распространённости изотопов D/H, полученному из относительной распространённости молекул HD и Н2. Совместный анализ двух абсорбционных систем HD/H2 (в квазарах Q 1232+082 и Q 0812+3208) позволил определить значение отношения изотопов D/H = (3.0 ± 0.2) х Ю-5 и соответствующую ему плотность барионной материи во Вселенной йь = 0.0405 ± 0.0019, что в пределах ошибок согласуется со значением, полученным из анализа анизотропии реликтового излучения.

3. Исследовано неполное покрытие квазара Q1232+082 абсорбционной системой с красным смещением z=2.3377. Показано, что области эмиссии квазара, связанные с аккреционным диском, оказываются полностью покрытыми, в то время как области формирования широких эмиссионных линий оказываются покрытыми частично. Определены факторы покрытия квазара в различных эмиссионных линиях различными компонентами абсорбционной системы. Определение физических условий в абсорбционной системе позволило оценить размер области широких эмиссионных линий квазара в линии С IV Rc iv ~ 0.18*ojf пк новым независимым методом.

4. Исследован эффект уширения распределения по скоростям на возбуждённых вращательных уровнях молекулярного водорода, наблюдаемый в межзвёздных облаках. Показано, что в случае направленного излучения насыщение в линиях радиативной накачки приводит к уширению распределения молекул но скоростям, формируемого процессом радиативной накачки. Выполнен расчёт переноса направленного излучения в резонансных линиях радиативной накачки молекулярного водорода и оценен возникающий эффект уширения. Рассчитаны профили населённостей вращательных уровней в облаке, характерный вид которых указывает на то, что возбуждённые вращательные уровни населены преимущественно в оболочке облака, в то время как внутри облака населёнными оказываются преимущественно основные уровни. Это объясняет наблюдаемый в облаках молекулярного водорода эффект уширения дополнительным нагревом облака за счёт фотодиссоцации молекулярного водорода.

5. Выполнено моделирование химической эволюции молекулярного облака HD/H2. Показано, что в процессе молекуляризации облака отношение распространённости молекул iV(HD)/2уУ(Н2) может иметь существенные вариации. Показано, что в отличие от статических моделей облаков, где отношение концентраций iV(HD)/2iV(H2) меньше или равно отношению распространённости изотопов D/H, существует промежуток времени, сравнимый с характерными динамическими временами жизни облаков, когда отношение iV(HD)/2iV(H2) может быть больше отношение D/H. Увеличение отношения HD/2H2 возникает благодаря дополнительному каналу образования молекулы HD - ионно-молекулярной реакции в условиях неполной молекуляризации Н2. Получена аналитическая аппроксимация зависимости JV(HD)/2iV(H2) в процессе молекуляризации облака. Оценено влияние на химическую эволюцию облака HD/H2 изменения содержания пыли, фона ультрафиолетового излучения и космических лучей в процессе космологической эволюции Вселенной.

Выражаю благодарности Патрику Петижану, Седерику Леду, Рагунатану Шриананду и Паскеру Нотердаму за плодотворную совместную работу. Я особенно благодарен своим научным руководителям Дмитрию Александровичу Варшаловичу и Александру Владимировичу Иванчику, которые многому меня научили и без участия которых не могла бы быть написана эта диссертация.

Благодарю Ю.А. Шибанова, A.M. Красилыцикова, П.С. Штернина, А.И. Чугунова, С.А. Левшакова, Д.П. Басукова, Д.Г. Яковлева за ценные замечания и помощь в работе над диссертацией. Также выражаю благодарность Е.Е. Холупенко, A.B. Нестерёнку, Д.А. Зюзину, А.А Даниленко, А.Д. Каминкеру, К.П. Левинфиш и весь коллектив сектора теоретической астрофизики за искреннее содействие и прекрасные условия, в которых проводилась данная работа.

Выражаю особую благодарность за всяческую поддержку, без которой вряд ли бы диссертация была бы написана, моим родителям Марине Аркадьевне Балашевой и Александру Серафимовичу Балашеву и всей семье.

Заключение

Диссертация посвящена исследованию межзвёздных облаков молекулярного водорода, существовавших на ранних стадиях эволюции Вселенной. Идентифицированы новые HD/H2 абсорбционные системы на больших красных смещениях, которые позволили оценить отношение изотопов D/H новым независимым методом, исследовать явление неполного покрытия области широких эмиссионных линий квазара и эффект уширения распределения по скоростям возбуждённых вращательных уровней Н2. Кроме того, выполнено моделирование химической эволюции молекулярного HD/H2 облака.

1. Wolfe A. M., Gawiser E., Prochaska J. X. Damped Ly a Systems // ARAA.— 2005.— Vol. 43. — Pp. 861-918.

2. Molecular hydrogen in high-redshift damped Lyman-« systems: the VLT/UVES database / P. Noterdaeme, C. Ledoux, P. Petitjean, R. Srianand // Astron. & Astro-phys. 2008. - Vol. 481. — Pp. 327-336.

3. A new comprehensive set of elemental abundances in DLAs. II. Data analysis and chemical variation studies / M. Dessauges-Zavadsky, J. X. Prochaska, S. D'Odorico et. al. // AAP. 2006. - Vol. 445. — Pp. 93-113.

4. Excitation mechanisms in newly discovered H2-bearing damped Lyman-« clouds: systems with low molecular fractions / P. Noterdaeme, C. Ledoux, P. Petitjean et al. // Astron. & Astrophys. — 2007. — Vol. 474. — Pp. 393-407.

5. HD molecules at high redshift: the absorption system at z — 2.3377 towards Q 1232+082 / A. V. Ivanchik, P. Petitjean, S. A. Balashev et al. // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. — 2010. Vol. 404. — Pp. 1583-1590.

6. The evolution of the cosmic microwave background temperature. Measurements of Tcmb at high redshift from carbon monoxide excitation / P. Noterdaeme, P. Petitjean, R. Srianand et al. // Astron. & Astrophys. — 2011. — Vol. 526. — Pp. L7+.

7. The formation of the first stars and galaxies / V. Bromm, N. Yoshida, L. Hernquist, C. F. McKee // Nature. — 2009. — Vol. 459. Pp. 49-54.

8. Abel T., Bryan G. L., Norman M. L. The Formation of the First Star in the Universe // Science. — 2002. — Vol. 295. — Pp. 93-98.

9. A survey of interstellar molecular hydrogen. I / B. D. Savage, R. C. Bohlin, J. F. Drake, W. Budich // Astrophys. Journal. — 1977. — Vol. 216. — Pp. 291-307.

10. Shull J. M., Beckwith S. Interstellar molecular hydrogen // Annu. Rev. Astron. Astrophys. — 1982. Vol. 20. — Pp. 163-190.

11. A Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer Survey of Interstellar Molecular Hydrogen in Translucent Clouds / B. L. Rachford, T. R Snow, J. Tumlinson et al. // Astrophys. Journal — 2002. Vol. 577. - Pp. 221-244.

12. A Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer Survey of Interstellar Molecular Hydrogen in the Small and Large Magellanic Clouds / J. Tumlinson, J. M. Shull, B. L. Rachford et al. // Astrophys. Journal. — 2002. — Vol. 566. — Pp. 857-879.

13. Interstellar H2 in M 33 detected with FUSE / H. Bluhm, K. S. de Boer, O. Marggraf et al. // Astron. & Astrophys. — 2003. — Vol. 398. — Pp. 983-991.

14. Levshakov S. A., Varshalovich D. A. Molecular hydrogen in the Z = 2.811 absorbing material toward the quasar PKS 0528-250 // Mon. Not. of Royal Astron. Soc.— 1985.— Vol. 212,—Pp. 517-521.

15. First detection of CO in a high-redshift damped Lyman-« system / R. Srianand, P. Noter-daeme, C. Ledoux, P. Petitjean // Astron. & Astrophys. — 2008. — Vol. 482. — Pp. L39-L42.

16. Diffuse molecular gas at high redshift. Detection of CO molecules and the 2175 A dust feature at z = 1.64 / P. Noterdaeme, C. Ledoux, R. Srianand et al. // Astron. & Astrophys. 2009. - Vol. 503. — Pp. 765-770.

17. Direct Evidence of Cold Gas in DLA 0812+32B / R. A. Jorgenson, A. M. Wolfe, J. X. Prochaska, R. F. Carswell // Astrophys. Journal. — 2009. — Vol. 704. — Pp. 247-254.

18. Keck telescope constraint on cosmological variation of the proton-to-electron mass ratio / A. L. Malec, R. Buning, M. T. Murphy et al. // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. — 2010. — Vol. 403. — Pp. 1541-1555.

19. A translucent interstellar cloud at z = 2.69. CO, H2, and HD in the line-of-sight to SDSS J123714.60+064759.5 / P. Noterdaeme, P. Petitjean, C. Ledoux et al. // Astron. & Astrophys. 2010. — Vol. 523. — Pp. A80+.

20. Detection of 21-cm, H2 and deuterium absorption at z > 3 along the line of sight to J1337+3152 / R. Srianand, N. Gupta, P. Petitjean et al. // MNRAS. — 2010.— Vol. 405. Pp. 1888-1900.

21. The VLT-UVES survey for molecular hydrogen in high-redshift damped Lyman a systems: physical conditions in the neutral gas / R. Srianand, P. Petitjean, C. Ledoux et al. // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. — 2005. — Vol. 362. — Pp. 549-568.

22. A cold component and the complex velocity structure of DLA1331 + 170 / R. F. Carswell, R. A. Jorgenson, A. M. Wolfe, M. T. Murphy // Mon. Not. of Royal Astron. Soc.— 2010.-Pp. 1869—h

23. Haiman Z., Rees M. J., Loeb A. H2 Cooling of Primordial Gas Triggered by UV Irradiation // Astrophys. Journal. — 1996. — Vol. 467. — Pp. 522-+.

24. Lepp S., Standi P. C., Dalgarno A. TOPICAL REVIEW: Atomic and molecular processes in the early Universe // Journal of Physics B Atomic Molecular Physics. — 2002. — Vol. 35. — Pp. 57-+.

25. McGreer I. D. Bryan G. L. The Impact of HD Cooling on the Formation of the First Stars 11 Astrophys. Journal. 2008. — Vol. 685. — Pp. 8-20.

26. Formation of primordial molecules and thermal balance in the early universe / D. Puy, G. Alecian, J. Le Bourlot et al. // Astron. & Astrophys. — 1993. — Vol. 267, — Pp. 337346.

27. Palla F., Galli D., Silk J. Deuterium in the Universe 11 Astrophys. Journal.— 1995.— Vol. 451. — Pp. 44-+.

28. Nakamura F., Umemura M. On the Initial Mass Function of Population III Stars 11 Astrophys. Journal. — 2001. — Vol. 548. — Pp. 19-32.

29. Schaerer D. On the properties of massive Population III stars and metal-free stellar populations // Astron. & Astrophys. — 2002. — Vol. 382. — Pp. 28-42.

30. O'Shea B. W., Norman M. L. Population III Star Formation in a ACDM Universe. I. The Effect of Formation Redshift and Environment on Protostellar Accretion Rate // Astrophys. Journal. — 2007. Vol. 654. — Pp. 66-92.

31. HD Molecular Lines in an Absorption System at Redshift z=2.3377 / D. A. Varshalovich, A. V. Ivanchik, P. Petitjean et al. // Astronomy Letters. — 2001, — Vol. 27. — Pp. 683685.

32. Balashev S. A., Ivanchik A. V., Varshalovich D. A. HD/H2 molecular clouds in the early Universe: The problem of primordial deuterium // Astronomy Letters.— 2010.— Vol. 36. — Pp. 761-772.

33. Cosmological Concordance or Chemical Coincidence? Deuterated Molecular Hydrogen Abundances at High Redshift / J. Tumlinson, A. L. Malec, R. F. Carswell et al. // Astrophys. Journal Letters. — 2010. — Vol. 718. — Pp. L156-L160.

34. Physical conditions in the neutral interstellar medium at z = 2.43 toward Q 2348-011 / P. Noterdaeme, P. Petitjean, R. Srianand et al. // Astron. & Astrophys.— 2007.— Vol. 469.-Pp. 425-436.

35. Jorgenson R. A., Wolfe A. M., Prochaska J. X. Understanding Physical Conditions in High-redshift Galaxies Through C I Fine Structure Lines: Data and Methodology 11 Astrophys. Journal. — 2010. — Vol. 722. — Pp. 460-490.

36. The sizes and kinematic structure of absorption systems towards the lensed quasar APM08279+5255 / S. L. Ellison, R. Ibata, M. Pettini et al. // Astron. & Astrophys.— 2004. Vol. 414. - Pp. 79-93.

37. A new constraint on the time dependence of the proton-to-electron mass ratio. Analysis of the Q 0347-383 and Q 0405-443 spectra / A. Ivanchik, P. Petitjean, D. Varshalovich et al. // Astron. & Astrophys. — 2005. — Vol. 440. — Pp. 45-52.

38. Wendt M., Molaro P. Robust limit on a varying proton-to-electron mass ratio from a single H2 system // arXiv:1009.3133. — 2010. — Vol. 15, — Pp. 320-320.

39. Stringent Null Constraint on Cosmological Evolution of the Proton-to-Electron Mass Ratio / J. A. King, J. K. Webb, M. T. Murphy, R. F. Carswell // Physical Review Letters. — 2008. — Vol. 101, no. 25. — Pp. 251304-+.

40. Srianand, R., Petitjean P., Ledoux C. The cosmic microwave background radiation temperature at a redshift of 2.34 // Nature. — 2000. — Vol. 408. — Pp. 931-935.

41. Stecher T. P., Williams D. A. Photodestruction of Hydrogen Molecules in H I Regions // Astrophys. Journal Letters. — 1967. — Vol. 149. — Pp. L29+.

42. Field G. B., Somerville W. B., Dressier K. Hydrogen Molecules in Astronomy // Annu. Rev. Astron. Astrophys. — 1966. —Vol. 4. —Pp. 207-+.

43. Photodissociation of H2 and the H/H2 transition in interstellar clouds / H. Abgrall, J. Le Bourlot, G. Pineau Des Forets et al. // Astron. & Astrophys.— 1992.— Vol. 253.— Pp. 525-536.

44. Black J. H., Dalgamo A. Interstellar H2 The population of excited rotational states and the infrared response to ultraviolet radiation // Astrophys. Journal. — 1976. — Vol. 203. - Pp. 132-142.

45. Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer Observations of Diffuse Interstellar Molecular Hydrogen / J. M. Shull, J. Tumlinson, E. B. Jenkins et al. // Astrophys. Journal Letters. — 2000. Vol. 538. - Pp. L73-L76.

46. Draine B. T. Photoelectric heating of interstellar gas // Astrophys. Journal Suppl. Ser. — 1978.- Vol. 36.- Pp. 595-619.

47. Petitjean P., Srianand R., Ledoux C. Molecular hydrogen and the nature of damped Lyman-alpha systems // Astron. & Astrophys. — 2000. — Vol. 364. — Pp. L26-L30.

48. Ledoux C., Petitjean P., Srianand R. The Very Large Telescope Ultraviolet and Visible Echelle Spectrograph survey for molecular hydrogen in high-redshift damped Lyman a systems // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. — 2003. — Vol. 346. — Pp. 209-228.

49. HD molecules at high redshift. A low astration factor of deuterium in a solar-metallicity DLA system at z = 2.418 / P. Noterdaeme, P. Petitjean, C. Ledoux et al. // Astron. & Astrophys. — 2008. — Vol. 491. — Pp. 397-400.

50. The APM QSO survey. I Initial MMT results / C. B. Foltz, F. H. Chaffee, Jr., P. C. Hewett et al. // Astron. Journal.— 1987. —Vol. 94, — Pp. 1423-1460.

51. Spitzer Jr. L., Cochran W. D. Rotational Excitation of Interstellar H{2} 11 Astrophys. Journal Letters.— 1973. — Vol. 186. — Pp. L23+.

52. Jenkins E. B., Peimbert A. Molecular Hydrogen in the Direction of zeta Orionis A // Astrophys. Journal — 1997. — Vol. 477. — Pp. 265-+.

53. Velocity Dispersion of the High Rotational Levels of H2 / S. Lacour, V. Ziskin, G. Hebrard et al. // Astrophys. Journal. — 2005. — Vol. 627. —Pp. 251-262.

54. Abgrall H., Roueff E. Theoretical calculations of excited rovibrational levels of HD. Term values and transition probabilities of VUV electronic bands // Astron. & Astrophys. — 2006. Vol. 445. — Pp. 361-372.

55. HD as a Probe for Detecting Mass Variation on a Cosmological Time Scale / T. I. Ivanov, M. Roudjane, M. O. Vieitez et al. // Phys. Rev. Letters. — 2008.— Vol. 100, no. 9,— Pp. 093007—K

56. The FIRST Bright Quasar Survey. II. 60 Nights and 1200 Spectra Later / R. L. White, R. H. Becker, M. D. Gregg et al. // Astrophys. Journal Suppl. Ser. — 2000. — Vol. 126. — Pp. 133-207.

57. Prochaska J. X., Howk J. C., Wolfe A. M. The elemental abundance pattern in a galaxy at z = 2.626 // Nature. 2003. - Vol. 423. - Pp. 57-59.

58. Balashev S. A., Varshalovich D. A., Ivanchik A. V. Directional radiation and photodissociation regions in molecular hydrogen clouds // Astronomy Letters. — 2009. — Vol. 35. — Pp. 150-166.

59. Fourier-transform spectroscopy of HD in the vacuum ultraviolet at A = 87-112 nm / T. I. Ivanov, G. D. Dickenson, M. Roudjane et al. // Molecular Physics. — 2010.— Vol. 108. Pp. 771-786.

60. Ivanov T. I. Fourier-transform spectroscopy of HD in the vacuum ultraviolet at A = 87-112 nm: Ph.D. thesis / xxx. — 2010.

61. The cooling of astrophysical media by HD / D. R. Flower, J. Le Bourlot, G. Pineau des Forêts, E. Roueff // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. — 2000. — Vol. 314. — Pp. 753-758.

62. The Space Telescope Imaging Spectrograph Design / B. E. Woodgate, R. A. Kimble, C. W. Bowers et al. // PASP. — 1998. — Vol. 110, — Pp. 1183-1204.

63. A cross-dispersed echelette spectrograph and a study of the spectrum of the QSO 1331+170. / R. F. Carswell, R. L. Hilliard, P. A. Strittmatter et al. // Astrophys. Journal. — 1975. Vol. 196. — Pp. 351-561.

64. Molecular Hydrogen in the Damped Lya Absorber of Q1331+170 / J. Cui, J. Bechtold, J. Ge, D. M. Meyer // Astrophys. Journal. 2005. — Vol. 633. — Pp. 649-663.

65. Prochaska J. X., Wolfe A. M. Chemical Abundances of the Damped LYALPHA Systems at z>1.5 // Astrophys. Journal Suppl. Ser. — 1999. — Vol. 121. — Pp. 369-415.

66. Petitjean P., Srianand R., Ledoux C. Molecular hydrogen at < p > zai)S — 1.973 toward Q0013-004: dust depletion pattern in damped Lyman a systems // MNRAS. — 2002,— Vol. 332.—Pp. 383-391.

67. Molecular Hydrogen, Deuterium, and Metal Abundances in the Damped Lya System at Zabs = 3.025 toward Q0347-3819 / S. A. Levshakov, M. Dessauges-Zavadsky, S. D'Odorico, P. Molaro // APJ. — 2002. Vol. 565. - Pp. 696-719.

68. Indication of a Cosmological Variation of the Proton-Electron Mass Ratio Based on Laboratory Measurement and Reanalysis of H2 Spectra / E. Reinhold, R. Buning, U. Hollenstein et al. // Physical Review Letters. — 2006. — Vol. 96, no. 15. — Pp. 151101—h

69. Ledoux C., Srianand R., Petitjean P. Detection of molecular hydrogen in a near Solar-metallicity damped Lyman-alpha system at zabs ~ 2 toward Q 0551-366 // AAP. — 2002. — Vol. 392. — Pp. 781-789.

70. Ledonx G., Petitjean P., Srianand R. Molecular Hydrogen in a Damped Lya System at zabs = 4.224 11 APJL. — 2006. — Vol. 640. — Pp. L25-L28.

71. Metallicity as a criterion to select H2-bearing damped Lyman-a systems / P. Petitjean, C. Ledoux, P. Noterdaeme, R. Srianand // AAP. — 2006. — Vol. 456. — Pp. L9-L12.

72. A comprehensive set of elemental abundances in damped Lyct systems: Revealing the nature of these high-redshift galaxies / M. Dessauges-Zavadsky, F. Calura, J. X. Prochaska et al. // AAP. 2004. — Vol. 416. — Pp. 79-110.

73. The First Positive Detection of Molecular Gas in a GRB Host Galaxy / J. X. Prochaska, Y. Sheffer, D. A. Perley et al. // APJL. — 2009. — Vol. 691. — Pp. L27-L32.

74. Hu W., Dodelson S. Cosmic Microwave Background Anisotropies // Annu. Rev. Astron. Astrophys. — 2002. — Vol. 40. — Pp. 171-216.

75. Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Observations: Cosmological Interpretation / E. Komatsu, J. Dunkley, M. R. Nolta et al. // Astrophys. Journal Suppl. Ser.— 2009. Vol. 180. — Pp. 330-376.

76. Seven-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Interpretation / E. Komatsu, K. M. Smith, J. Dunkley et al. // Astrophys. Journal Suppl. Ser. — 2011. — Vol. 192. — Pp. 18-+.

77. Improved Dark Energy Constraints from ~100 New CfA Supernova Type la Light Curves / M. Hicken, W. M. Wood-Vasey, S. Blondin et al. // Astrophys. Journal. — 2009.— Vol. 700.-Pp. 1097-1140.

78. First-Year Sloan Digital Sky Survey-II Supernova Results: Hubble Diagram and Cosmo-logical Parameters / R. Kessler, A. C. Becker, D. Cinabro et al. // Astrophys. Journal Suppl. Ser. — 2009. — Vol. 185. — Pp. 32-84.

79. The 2dF Galaxy Redshift Survey: the power spectrum and the matter content of the Universe / W. J. Percival, C. M. Baugh, J. Bland-Hawthorn et al. // Mon. Not. of Royal Astron. Soc.- 2001.— Vol. 327. Pp. 1297-1306.

80. Hütsi G. Power spectrum of the SDSS luminous red galaxies: constraints on cosmological parameters // Astron. & Astrophys. — 2006. — Vol. 459. — Pp. 375-389.

81. Baryon acoustic oscillations in the Sloan Digital Sky Survey Data Release 7 galaxy sample / W. J. Percival, B. A. Reid, D. J. Eisenstein et al. // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. 2010. - Vol. 401. - Pp. 2148-2168.

82. Chandra Cluster Cosmology Project III: Cosmological Parameter Constraints /

83. A. Vikhlinin, A. V. Kravtsov, R. A. Burenin et al. // Astrophys. Journal— 2009.— Vol. 692. — Pp. 1060-1074.

84. Steigman G., Romano D., Tosi M. Connecting the primordial and Galactic deuterium abundances // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. — 2007. — Vol. 378. — Pp. 576-580.

85. Deuterium abundance in the most metal-poor damped Lyman alpha system: converging on Qbfih2 / M. Pettini, B. J. Zych, M. T. Murphy et al. // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. 2008. - Vol. 391. - Pp. 1499-1510.

86. Orlov A. V., Ivanchik A. V., Varshalovich D. A. Primordial nucleosynthesis: Effects of possible variations of fundamental physical constants // Astronomical and Astrophysical Transactions. 2000. — Vol. 19. — Pp. 375-383.

87. What Is the Total Deuterium Abundance in the Local Galactic Disk? / J. L. Linsky,

88. B. T. Draine, H. W. Moos et al. // Astrophys. Journal. — 2006. — Vol. 647. — Pp. 11061124.

89. A New FUSE Survey of Interstellar HD / T. P. Snow, T. L. Ross, J. D. Destree et al. // Astrophys. Journal. — 2008. — Vol. 688. — Pp. 1124-1136.

90. Deuterated molecular hydrogen in the Galactic ISM. New observations along seven translucent sightlines / S. Lacour, M. K. André, P. Sonnentrucker et al. // Astron. & Astrophys. — 2005. — Vol. 430. — Pp. 967-977.

91. Le Petit F., Rouejf E., Le Bourlot J. D/HD transition in Photon Dominated Regions (PDR) // Astron. & Astrophys. — 2002. — Vol. 390. —Pp. 369-381.

92. A Model for Atomic and Molecular Interstellar Gas: The Meudon PDR Code / F. Le Petit, C. Nehmé, J. Le Bourlot, E. Roueff // Astrophys. Journal Suppl. Ser. — 2006. — Vol. 164. — Pp. 506-529.

93. Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer Observations of the HD Molecule toward HD 73882 / R. Ferlet, M. André, G. Hébrard et al. // Astrophys. Journal Letters. — 2000. — Vol. 538. — Pp. L69-L72.

94. The Sizes of the X-ray and Optical Emission Regions of RXJ 1131-1231 / X. Dai, C. S. Kochanek, G. Chartas et al. // Astrophys. Journal — 2010. — Vol. 709. — Pp. 278285.

95. The Relationship between Luminosity and Broad-Line Region Size in Active Galactic Nuclei / S. Kaspi, D. Maoz, H. Netzer et al. // Astrophys. Journal. — 2005. — Vol. 629. — Pp. 61-71.

96. Blandford R. D., McKee C. F. Reverberation mapping of the emission line regions of Seyfert galaxies and quasars // Astrophys. Journal — 1982. — Vol. 255. — Pp. 419-439.

97. Peterson B. M. Reverberation mapping of active galactic nuclei // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. — 1993. — Vol. 105. — Pp. 247-268.

98. Netzer H., Peterson B. M. Reverberation Mapping and the Physics of Active Galactic Nuclei // Astronomical Time Series / Ed. by D. Maoz, A. Sternberg, & E. M. Leibowitz. — Vol. 218 of Astrophysics and Space Science Library. — 1997. — Pp. 85—K

99. Central Masses and Broad-Line Region Sizes of Active Galactic Nuclei. II. A Homogeneous Analysis of a Large Reverberation-Mapping Database / B. M. Peterson, L. Ferrarese, K. M. Gilbert et al. // Astrophys. Journal. — 2004. — Vol. 613. — Pp. 682-699.

100. Observational Requirements for High-Fidelity Reverberation Mapping / K. Horne, B. M. Peterson, S. J. Collier, H. Netzer // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 2004. - Vol. 116. — Pp. 465-476.

101. Diverse Kinematic Signatures from Reverberation Mapping of the Broad-Line Region in AGNs / K. D. Denney, B. M. Peterson, R. W. Pogge et al. // Astrophys. Journal Letters. — 2009. — Vol. 704. — Pp. L80-L84.

102. Reverberation Mapping Measurements of Black Hole Masses in Six Local Seyfert Galaxies / K. D. Denney, B. M. Peterson, R. W. Pogge et al. // Astrophys. Journal. — 2010. — Vol. 721, —Pp. 715-737.

103. The Lick AGN Monitoring Project: Broad-line Region Radii and Black Hole Masses from Reverberation Mapping of H/3 / M. C. Bentz, J. L. Walsh, A. J. Barth et al. // Astrophys. Journal — 2009. Vol. 705. - Pp. 199-217.

104. Black hole mass estimation using a relation between the BLR size and emission line luminosity of AGN / X. Wu, R. Wang, M. Z. Kong et al. // Astron. & Astrophys.— 2004. Vol. 424. — Pp. 793-798.

105. Peterson B. M., Wandel A. Keplerian Motion of Broad-Line Region Gas as Evidence for Supermassive Black Holes in Active Galactic Nuclei // Astrophys. Journal Letters. — 1999. Vol. 521. - Pp. L95-L98.

106. Warner C., Hamann F., Dietrich M. A Relation between Supermassive Black Hole Mass and Quasar Metallicity? // Astrophys. Journal — 2003. — Vol. 596. — Pp. 72-84.

107. Estimating Black Hole Masses in Active Galactic Nuclei Using the Mg II A2800 Emission Line / J. Wang, X. Dong, T. Wang et al. // Astrophys. Journal — 2009. — Vol. 707. — Pp. 1334-1346.

108. The CIV linewidth distribution for quasars and its implications for broad-line region dynamics and virial mass estimation / S. Fine, S. M. Croom, J. Bland-Hawthorn et al. // MNRAS. — 2010. — Vol. 409. Pp. 591-610.

109. Boroson T. A., Green R. F. The emission-line properties of low-redshift quasi-stellar objects // Astrophys. Journal Suppl. Ser.— 1992, — Vol. 80. — Pp. 109-135.

110. Leighly K. M., Casebeer D. Photoionization Models of the Broad-line Region // The Central Engine of Active Galactic Nuclei / Ed. by L. C. Ho & J.-W. Wang. — Vol. 373 of Astronomical Society of the Pacific Conference Series. — 2007.— Pp. 365—h

111. Probing the Physical Properties of the NGC 5548 Broad Line Region Using Balmer Lines / L. C. Popovic, A. I. Shapovalova, V. H. Chavushyan et al. // PAS J. — 2008. — Vol. 60. — Pp. 1-.

112. Physical Conditions in the Broad Line Region of $z\sim3$ Quasars: A Photoionization Method to Derive $r{BLR}$ / C. Alenka Negrete, D. Dultzin, P. Marziani, J. Sulentic // ArXiv e-prints. — 2010.

113. Equatorial scattering and the structure of the broad-line region in Seyfert nuclei: evidence for a rotating disc / J. E. Smith, A. Robinson, S. Young et al. // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. — 2005. — Vol. 359. — Pp. 846-864.

114. The rotating wind of the quasar PG 1700+518 / S. Young, D. J. Axon, A. Robinson et al. // Nature. — 2007. — Vol. 450. — Pp. 74-76.

115. Contribution of the disk emission to the broad emission lines in AGNs: Two-component model / L. C. Popovic, E. Mediavilla, E. Bon, D. Ilic // Astron. & Astrophys. — 2004,— Vol. 423. — Pp. 909-918.

116. Gaskell C. M. Off-Axis Energy Generation in Active Galactic Nuclei: Explaining Broad-Line Profiles, Spectropolarimetric Observations, and Velocity-Resolved Reverberation Mapping // ArXiv e-prints. — 2010.

117. Sulentic J. W., Marziani P., Dultzin-Hacyan D. Phenomenology of Broad Emission Lines in Active Galactic Nuclei // Annu. Rev. Astron. Astrophys. — 2000. — Vol. 38. — Pp. 521571.

118. Differential Microlensing of the Continuum and Broad Emission Lines in SDSS J0924+0219, the Most Anomalous Lensed Quasar / C. R. Keeton, S. Buries, P. L. Schechter, J. Wambsganss // Astrophys. Journal — 2006.— Vol. 639.— Pp. 1— 6.

119. Microlensing in H1413+117: disentangling line profile emission and absorption in a broad absorption line quasar / D. Hutsemékers, B. Borguet, D. Sluse et al. // Astron. & Astrophys. — 2010. Vol. 519. — Pp. A103+.

120. Differential Microlensing Measurements of Quasar Broad Line Kinematics in Q2237+0305 / M. O'Dowd, N. F. Bate, R. L. Webster et al. // ArXiv e-prints. — 2010.

121. Poutanen J., Stern B. GeV Breaks in Blazars as a Result of Gamma-ray Absorption Within the Broad-line Region // Astrophys. Journal Letters. — 2010. — Vol. 717. — Pp. L118-L121.

122. Petitjean P., Rauch M., Carswell R. F. The zabs approximately zem 2 QSO absorption line systems: evidence for abundances in excess of solar // Astron. & Astrophys. — 1994. — Vol. 291. — Pp. 29-56.

123. Hamann F. Metal Abundances and Ionization in Quasar Intrinsic Absorbers // Astrophys. Journal Suppl. Ser. — 1997. — Vol. 109. — Pp. 279-+.

124. Srianand R., Shankaranarayanan S. Probing the Broad-Line Regions in Active Galactic Nuclei Using Time Variability of Associated Absorption Lines // Astrophys. Journal. — 1999. Vol. 518. - Pp. 672-675.

125. Wampler E. J., Chugai N. N., Petitjean P. The absorption spectrum of nuclear gas in Q0059-2735 // Astrophys. Journal 1995. —Vol. 443. —Pp. 586-605.

126. A collimated flow driven by radiative pressure from the nucleus of quasar Q1511 + 091 / R. Srianand, P. Petitjean, C. Ledoux, C. Hazard // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. — 2002. — Vol. 336. — Pp. 753-758.

127. KECK HIRES Spectroscopy of APM 08279+5255 / S. L. Ellison, G. F. Lewis, M. Pettini et al. // Publications of the Astronomical Society of the Pacific.— 1999.— Vol. 111.— Pp. 946-953.

128. Adaptive optics imaging and integral field spectroscopy of APM 08279 I 5255: Evidence for gravitational lensing / C. Ledoux, B. Theodore, P. Petitjean et al. // Astron. & Astrophys. — 1998. — Vol. 339. — Pp. L77-L80.

129. Meiksin A. A. The physics of the intergalactic medium // Reviews of Modern Physics. — 2009. Vol. 81. - Pp. 1405-1469.

130. The physical properties of the Lyo; forest at z > 1.5 / T. Kim, R. F. Carswell, S. Cristiani et al. // Mon. Not. of Royal Astron. Soc. — 2002. — Vol. 335. — Pp. 555-573.

131. Composite Quasar Spectra from the Sloan Digital Sky Survey / D. E. Vanden Berk, G. T. Richards, A. Bauer et al. // Astron. Journal — 2001. — Vol. 122. — Pp. 549-564.

132. Wiese W. L., Fuhr J. R., Deters T. M. Atomic transition probabilities of carbon, nitrogen, and oxygen : a critical data compilation / Ed. by Wiese, W. L., Fuhr, J. R., & Deters, T. M.- 1996.

133. Jenkins E. B., Tripp T. M. The Distribution of Thermal Pressures in the Interstellar Medium from a Survey of C I Fine-Structure Excitation // Astrophys. Journal Suppl. Ser. — 2001. Vol. 137. — Pp. 297-340.

134. Morton D. C. Atomic Data for Resonance Absorption Lines. III. Wavelengths Longward of the Lyman Limit for the Elements Hydrogen to Gallium // Astrophys. Journal Suppl. Ser. 2003. - Vol. 149. - Pp. 205-238.

135. Jura M. Chlorine-Bearing Molecules in Interstellar Clouds // Astrophys. Journal Letters. 1974. - Vol. 190. — Pp. L33 1 .

136. Blake G. A., Anicich V. G., Huntress Jr. W. T. Chemistry of chlorine in dense interstellar clouds // Astrophys. Journal. — 1986. — Vol. 300. — Pp. 415-419.

137. D'Odorico V. A cold metal-poor cloud traced by a weak Mg II absorption at z ~ 0.45. First detection of Si I, Ca I, and Fe I in a QSO absorber // Astron. & Astrophys. — 2007. — Vol. 470. — Pp. 523-529.

138. Quast R., Reimers D., Baade R. HE 0515-4414: an unusual sub-damped Ly a system revisited 11 Astron. & Astrophys. — 2008. — Vol. 477. — Pp. 443-457.

139. A Bare Molecular Cloud at z ~ 0.45 / T. M. Jones, T. Misawa, J. C. Charlton et al. // Astrophys. Journal. — 2010. — Vol. 715. — Pp. 1497-1507.

140. Lodders K. Solar System Abundances and Condensation Temperatures of the Elements // Astrophys. Journal. — 2003. — Vol. 591. — Pp. 1220-1247.

141. Liszt H. S. Time-dependent H2 formation and protonation in diffuse clouds // Astron. & Astrophys. — 2007. — Vol. 461. — Pp. 205-214.

142. Petitjean P., Ledoux C., Srianand R. The nitrogen and oxygen abundances in the neutral gas at high redshift // Astron. & Astrophys. — 2008. — Vol. 480. — Pp. 349-357.

143. C, N, O abundances in the most metal-poor damped Lyman alpha systems / M. Pettini, B. J. Zych, C. C. Steidel, F. H. Chaffee // Mon. Not. of Royal Astron. Soc.— 2008.— Vol. 385, — Pp. 2011-2024.

144. Silva A. I., Viegas S. M. Physical conditions in quasi-stellar object absorbers from fine-structure absorption lines // Mon. Not. of Royal Astron. Soc.— 2002.— Vol. 329.— Pp. 135-148.

145. Excitation of the fine-structure transitions of C in collisions with ortho- and para-H2 / K. Schroder, V. Staemmler, M. D. Smith et al. // Journal of Physics B Atomic Molecular Physics. — 1991. — Vol. 24. — Pp. 2487-2502.

146. Binary Quasars in the Sloan Digital Sky Survey: Evidence for Excess Clustering on Small Scales / J. F. Hennawi, M. A. Strauss, M. Oguri et al. // Astron. Journal. — 2006. — Vol. 131. Pp. 1-23.

147. Foreman G., Volonteri M., Dotti M. Double Quasars: Probes of Black Hole Scaling Relationships and Merger Scenarios // Astrophys. Journal — 2009.— Vol. 693,— Pp. 15541562.

148. A Compact Supermassive Binary Black Hole System / C. Rodriguez, G. B. Taylor, R. T. Zavala et al. // Astrophys. Journal. — 2006. — Vol. 646. — Pp. 49-60.

149. Multi-wavelength study of the gravitational lens system RXS J1131-1231. III. Long slit spectroscopy: micro-lensing probes the QSO structure / D. Sluse, J. Claeskens, D. Hut-semékers, J. Surdej // Astron. & Astrophys.— 2007. — Vol. 468. —Pp. 885-901.

150. Disentangling microlensing and differential extinction in the double QSO HE 0512-3329 / O. Wucknitz, L. Wisotzki, S. Lopez, M. D. Gregg // Astron. & Astrophys. — 2003. — Vol. 405. Pp. 445-454.

151. Reverberation Mapping of High-Luminosity Quasars: First Results / S. Kaspi, W. N. Brandt, D. Maoz et al. // APJ. — 2007. — Vol. 659. — Pp. 997-1007.

152. Mass Functions of the Active Black Holes in Distant Quasars from the Sloan Digital Sky Survey Data Release 3 / M. Vestergaard, X. Fan, C. A. Tremonti et al. // Astrophys. Journal Letters. — 2008. — Vol. 674. — Pp. L1-L4.

153. Hollenbach D. J., Tielens A. G. G. M. Photodissociation regions in the interstellar medium of galaxies // Reviews of Modern Physics. — 1999. — Vol. 71. — Pp. 173-230.

154. Hollenbach D. J., Werner M. W., Salpeter E. E. Molecular Hydrogen in H i Regions // Astrophys. Journal — 1971. — Vol. 163. — Pp. 165-+.

155. Jura M. Interstellar clouds containing optically thick H2 // Astrophys. Journal. — 1975. — Vol. 197. — Pp. 581-586.

156. Table of the Lyman Band System of Molecular Hydrogen / H. Abgrall, E. Roueff, F. Lau-nay et al. // AAPS. — 1993. — Vol. 101. Pp. 273-+.

157. Table of the Werner Band System of Molecular Hydrogen / H. Abgrall, E. Roueff, F. Lau-nay et al. // AAPS. — 1993. — Vol. 101. — Pp. 323-+.

158. Black J. H., Dalgarno A. Interstellar H2 The population of excited rotational states and the infrared response to ultraviolet radiation // Astrophys. Journal. — 1976. — Vol. 203. - Pp. 132-142.

159. Jura M. Interstellar clouds containing optically thin H2 // Astrophys. Journal — 1975. — Vol. 197. — Pp. 575-580.

160. Glover S. C. 0., Mac Low M.-M. Simulating the Formation of Molecular Clouds. I. Slow Formation by Gravitational Collapse from Static Initial Conditions // APJS. — 2007. — Vol. 169. — Pp. 239-268.166167168169170171172173174175176177

161. Bates D. R., Spitzer Jr. L. The Density of Molecules in Interstellar Space. // Astrophys. Journal. — 1951. — Vol. 113. — Pp. 441-+.

162. Spitzer Jr. L., Jenkins E. B. Ultraviolet studies of the interstellar gas // Annu. Rev. Astron. Astrophys.— 1975. -Vol. 13. — Pp. 133-164.

163. Glassgold A. E., Langer W. D. Model calculations for diffuse molecular clouds // Astrophys. Journal. — 1974. — Vol. 193. — Pp. 73-91.

164. Federman S. R., Glassgold A. E., Kwan J. Atomic to molecular hydrogen transition in interstellar clouds // Astrophys. Journal.— 1979. —Vol. 227. — Pp. 466-473.

165. Vasiliev E. O., Shchekinov Y. A. Role of HD Molecules in the Cooling of the Primordial Gas // Astrophysics. 2005. - Vol. 48. — Pp. 491-504.

166. Wolcott-Green J., Haiman Z. Suppression of HD cooling in protogalactic gas clouds by Lyman-Werner radiation // MNRAS. — 2011. Vol. 412. - Pp. 2603-2616.

167. Standi P. C., Lepp S., Dalgarno A. The Deuterium Chemistry of the Early Universe // Astrophys. Journal. — 1998. — Vol. 509. — Pp. 1-10.

168. Galli D., Palla F. Deuterium chemistry in the primordial gas // Planetary and Space Science. — 2002. Vol. 50. — Pp. 1197-1204.

169. Shchekinov Y. A., Vasiliev E. O. Formation of HD molecules in merging dark matter haloes // MNRAS. 2006. - Vol. 368. - Pp. 454-460.

170. Varshalovich D. A., Khersonskii V. K. The role of the HD molecule in the development of primordial condensations // Soviet Astronomy Letters. — 1976. — Vol. 2. — Pp. 227—K

171. Glover S. C. O., Jappsen A. Star Formation at Very Low Metallicity. I. Chemistry and Cooling at Low Densities // Astrophys. Journal. — 2007. — Vol. 666. — Pp. 1-19.

172. Draine B. T., Bertoldi F. Structure of Stationary Photodissociation Fronts // Astrophys. Journal. — 1996. — Vol. 468. — Pp. 269-+.

173. The Influence of Deuteration and Turbulent Diffusion on the Observed D/H Ratio / T. A. Bell, K. Willacy, T. G. Phillips et al. // ArXiv e-prints. — 2011.

174. Hopkins A. M., Beacom J. F. On the Normalization of the Cosmic Star Formation History // APJ. 2006. - Vol. 651. — Pp. 142-154.

175. Snow T. P., McCall B. J. Diffuse Atomic and Molecular Clouds // Annu. Rev. Astron. Astrophys. — 2006. Vol. 44. — Pp. 367-414.

176. Spitzer L. Physical processes in the interstellar medium / Ed. by Spitzer, L. — 1978.