Исследования темных облаков на начальных стадиях звездообразования и вариаций фундаментальных констант на основе прецизионной спектроскопии молекул.

Лапинов А.В. (1),  Левшаков С.А. (2), Козлов М.Г(3).

(1) Институт прикладной физики РАН, Россия,
(2) Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Россия,
(3) Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН, Россия

АБСТРАКТ

Обсуждаются результаты исследования физических условий в темных облаках на ранних стадиях звездообразования, а также поиска вариаций фундаментальной физической постоянной – отношения массы электрона к массе протона (μ=me/mp) из измерений частот молекул на Земле и в межзвездной среде. В основе эффекта лежат результаты квантово-механического расчета, показывающие разную чувствительность частот для разного типа переходов молекул от вариаций µ. Предложенный метод заключался в поиске различий доплеровских сдвигов частот вращательных переходов HC3N J=2–1 и J=5–4 относительно частоты инверсионного перехода NH3 J,K=1,1.
В качестве объектов исследования были выбраны темные облака, обладающие максимально узкими линиями как за счет крайне низких температур, так и за счет внутренних нетепловых движений. Наблюдения проводились при помощи 100-м радиотелескопа в Эффельсберге (Германия), 45-м телескопа в Нобеяма (Япония) и 32-м телескопа в Медичине (Италия). Найденный сдвиг составил в доплеровской шкале скоростей ΔV=Vrot–Vinv=(27.7±3.8stat±2.8sys) м/с. Если он действительно вызван изменением µ, то Δµ/µ=(µobs–µlab)/µlab=(2.6±0.4stat±0.3sys)x10-8. Если же рассматривать |ΔV|<30 м/с только как консервативный верхний предел, то |Δµ/µ|<3x10-8, что на два порядка точнее, чем космологические оценки параметра µ.
Из сравнения ширин линий HC3N и аммиака, определены кинетические температуры газа, а из оптических толщин линий – концентрации молекул на луче зрения.
Работа частично поддержана грантом РФФИ № 09-02-12223-офи_м, а также программой ОФН РАН (IV.12/2.5). Неоценимый вклад при астрономических измерениях внесли P. Molaro (INAF, Triest), С. Henkel (MPIfRA, Bonn), T. Sakai (NRO, Nobeyama), а при лабораторных исследованиях – J.-U. Grabow (Hannover University) и A. Guarnieri (Kiel University).