ПОЛЕ ЛАЙМАНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ПЛАНЕТАРНЫХ ТУМАННОСТЯХ

Прозрачная для собственного излучения в видимой и ультрафиолетовой области спектра планетарная туманность гораздо менее прозрачна для излучения ядра в далеких ультрафиолетовых лучах, точнее, в лучах линий лаймановской серии и за границей этой серии — в лучах лаймановского континуума . Причина заключается в том, что при поглощении в этих частотах возбуждение атомов водорода происходит с основного уровня, т. е. наиболее населенного, и потому вероятность поглощения весьма высока, хотя она, конечно, смягчается очень сильной ионизацией водорода (в среднем один атом HI на тысячи ионов НII).

Высокая вероятность поглощения атомарным водородом квантов в частотах линий серии Лаймана приводит к многократному поглощению и переизлучению этих квантов (рассеянию их) внутри планетарной туманности, особенно в линии (резонансной).

Поле -излучения при этом обладает высокой плотностью, но в стационарных условиях оно не может ни увеличиваться, ни уменьшаться. Часть этих квантов диффундирует за пределы туманности благодаря действию двух механизмов, увеличивающих прозрачность водородного газа туманности к квантам . Эти механизмы суть некогерентное рассеяние и дисперсия скоростей внутри туманности.

Излучение происходит не только в основной частоте этой линии, но и в соседних частотах, так же как и поглощение. Квант при рассеянии переизлучается не обязательно в частоте , а в некоторой другой v. Чем больше разность , тем меньше вероятность нового его захвата каким-либо атомом водорода. В результате многократного рассеяния внутри туманности квант с частотой, близкой к может приобрести частоту v, уже не столь близкую к (это соответствует крыльям линии ), так что он может «проскользнуть» через вещество туманности без поглощения.

В том же направлении действует и дисперсия скоростей внутри туманности, в частности, упоминавшийся выше градиент скорости в ней. Если атом А водорода излучит квант и этот квант встретится с водородным атомом В, имеющим относительно А лучевую скорость v, то для В квант с частотой будет иметь доплеровский сдвиг такой, что При большом вероятность поглощения этого кванта сильно падает, так как немногие атомы обладают соответственно большой скоростью, и тогда квант может покинуть туманность.

Часть квантов может выйти из поля -излучения водородной туманности еще и благодаря процессу дробления на два фотона, если концентрация водородных атомов, не слишком высока. Дело в том, что у водорода второй уровень имеет три подуровня, очень слабо разделенные на . Эти уровни — . Последний метастабилен по отношению к основному уровню Переходы нормальны и дают линию а переход -имеет очень низкую вероятность. В тысячу раз более вероятен тот же переход, совершенный в два излучением двух фотонов с частотами v и v" такими, что Ранее было указано, что каждый квант, излученный ядром, дробясь, заканчивает свое существование как -квант. Но каскадных переходов электрона до второго уровня заканчивается уровнем откуда выход осуществляется путем двухфотонного излучения. Величины v и v могут быть какими угодно от до нуля, т. е. в длинах волн от до но максимум вероятности имеет излучение . В фотографической области от до оно значительно менее вероятно (около от максимальной) и мало зависит от длины волны. Очевидно, оно проявит себя как непрерывный спектр туманности в дополнение к свечению за границей серий Бальмера и Пашена, что фактически и наблюдается у планетарных туманностей.

Описанный процесс находит малое применение для -квантов, появляющихся в результате многократного рассеяния в планетарной туманности. Для этого нужно большее число актов рассеяния, чем те 106 раз, которые в среднем испытывает квант внутри планетарной туманности.