Астрополяриметрия

АСТРОПОЛЯРИМЕТРИЯ, раздел астрофизики, занимающийся применением поляриметрии к излучению небесных объектов. Поляризация излучения космических источников несёт информацию о величине и геометрии магнитного поля, химическом составе, концентрации, форме и размерах рассеивающих излучение частиц и др.

Поляриметрические наблюдения ведутся во всех диапазонах длин волн - от радио- до рентгеновского. Измерения осуществляют визуальными, фотографическими и электрофотометрическими методами, после того как исследуемое излучение проходит через анализатор - двоякопреломляющий кристалл или поляроид. Визуальный метод успешно применялся для изучения поляризации излучения планет или комет. Фотографический метод применяется для измерений поляризации излучения в отдельных точках солнечной короны, галактических туманностей и галактик; электрофотометрический метод - главным образом для измерений поляризации света звёзд. При фотографическом методе измеряют плотность изображений объекта, полученных при трёх углах положения анализатора. Электрофотометрическим способом измеряют изменения светового потока при быстром вращении анализатора.

Реклама

В оптических поляриметрах сигналы с ортогональными поляризациями проходят в системе один и тот же путь. Приёмники радиоизлучения в силу конструктивных особенностей чувствительны только к одному компоненту поляризации потока (вертикальной или горизонтальной линейной, правой или левой круговой поляризации), поэтому ортогональные компоненты поляризации приходится регистрировать раздельно, пропуская сигнал по разным физическим каналам с разными параметрами. Для увеличения точности проводят прямые измерения поляризованного компонента путём корреляции ортогональных поляризаций. Основные принципы поляриметрии в субмиллиметровом, инфракрасном, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах заимствованы из поляриметрии оптического и радиодиапазонов.

Поляризация излучения астрономических источников имеет различную природу. Тепловое излучение, генерируемое хаотически распределёнными атомами и электронами, всегда неполяризовано. Циклотронное излучение космических источников, генерируемое системой электронов, вращающихся в магнитном поле, имеет круговую поляризацию. Синхротронное излучение электронов линейно поляризовано. Спектральные линии атомов и молекул в магнитном поле расщепляются на несколько компонентов (Зеемана эффект), поляризованных линейно, эллиптически или по кругу в зависимости от угла между направлением напряжённости поля и лучом зрения.

Поляризация электромагнитного излучения меняется при распространении в межзвёздной среде. Неполяризованное излучение частично поляризуется из-за рассеяния на электронах, атомах, молекулах и пылинках. Межзвёздный газ представляет собой плазму с магнитным полем, поэтому при распространении в нём излучения плоскость линейной поляризации вращается вследствие эффекта Фарадея. По фарадеевскому вращению оценено магнитное поле Галактики (примерно 1 мкГс), поле в остатках сверхновых, а также магнитное поле некоторых радиогалактик. Развитие радиоинтерферометрии позволило измерять фарадеевским методом магнитные поля и характеристики плазмы в окрестностях активных ядер галактик.

В Солнечной системе поляриметрические измерения позволяют изучать облачный покров планет, кометы, зодиакальный свет и другие объекты. Поляризация излучения комет объясняется рассеянием солнечного света на асимметричных пылинках в голове и хвосте кометы, а также на молекулах плотной газовой оболочки, окружающей ядро кометы.

С помощью поляризационных измерений мазерного излучения межзвёздных молекул изучается магнитное поле в областях звездообразования и в околозвёздных оболочках. Излучение космических мазеров обладает очень сильной (иногда до 100%) линейной и круговой поляризацией. Когерентное радиоизлучение пульсаров, как правило, сильно поляризовано, со степенью поляризации, доходящей до 100%.

Излучение галактик в целом и их ядер поляризовано в радио- и оптическом диапазонах. У нормальных галактик линейная поляризация связана, скорее всего, с межзвёздной пылью. Значительной линейной поляризацией ядер (до 6% в радиодиапазоне и 30% в оптическом диапазоне) обладают сейфертовские галактики, квазары, лацертиды. У ряда галактик с активными ядрами наблюдается сильная (до 50%) линейная поляризация радиоизлучения компактных релятивистских струй, выброшенных из области ядра. Это излучение имеет синхротронную природу. Максимальная величина степени круговой поляризации радиоизлучения компактной релятивистской струи на миллисекундных угловых масштабах обнаружена у галактики ЗС84 (около 3%). Она объясняется, скорее всего, преобразованием линейной поляризации в круговую за счёт эффекта Фарадея.

Лит.: Физика космоса: Маленькая энциклопедия. 2-е изд. М., 1986; Tinbergen J. Astronomical polarimetry. N. Y., 1996.

Ю. Ю. Ковалёв.

Связанные статьи