Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 39, Numéro C1, Mai 1978
CONGRÈS DE LA SOCIÉTÉ FRANÇAISE DE PHYSIQUE
Progrès récents en physique atomique
Milieu interstellaire
Les plasmas denses à forte corrélation
Page(s) C1-55 - C1-63
DOI https://doi.org/10.1051/jphyscol:1978110
CONGRÈS DE LA SOCIÉTÉ FRANÇAISE DE PHYSIQUE
Progrès récents en physique atomique
Milieu interstellaire
Les plasmas denses à forte corrélation

J. Phys. Colloques 39 (1978) C1-55-C1-63

DOI: 10.1051/jphyscol:1978110

MOLÉCULES ET MASERS INTERSTELLAIRES

NGUYEN-Q-RIEU and J. GUIBERT

Département de Radioastronomie, Observatoire de Meudon, 92290 Meudon, France


Résumé
L'observation de la raie 21-cm de l'hydrogène atomique (HI) a longtemps été le seul moyen d'investigation de la composante neutre du gaz interstellaire. L'étude des nuages denses et sombres, où l'hydrogène est en majeure partie moléculaire, a été rendue possible grâce a la découverte récente des molécules interstellaires émettant dans les domaines centimétrique et millimétrique. Les raies, émises ou absorbées, ne sont pas en général à l'équilibre thermodynamique. Leur intensité ne pourrait s'expliquer dans nombre de cas que par un phénomène d'inversion de populations. Les émissions masers OH, H2O et SiO comptent parmi les plus intenses. La molécule H2CO, détectée en absorption devant le fond continu dû au rayonnement cosmologique à 2,7 K, illustre le phénomène inverse, l'absorption antimaser. Pour une transition de fréquence v, le taux d'inversion Ɗn (écart relatif des populations des niveaux supérieur et inférieur) ainsi que le gain G du maser peuvent être déterminés à partir des données observationnelles. Dans le cas des raies OH (état 2&Pi3/2, J = 3/2) les taux d'inversion, ~ 1 à 2 %, déduits des observations sont comparables à ceux obtenus en laboratoire dans des conditions de températures et de densités extrêmement différentes. La détermination des mécanismes d'excitation de ces masers exige la connaissance des probabilités de transitions collisionnelles et radiatives. Pour les collisions, non seulement les sections efficaces mais aussi la nature des règles de sélection devraient être déterminées théoriquement ou en laboratoire. On décrit enfin brièvement un modèle de pompage qui peut rendre compte des résultats d'observation de certains nuages OH interstellaires


Abstract
The 21-cm line of neutral atomic hydrogen was the only radio line used to investigate the neutral component of the interstellar gas. The study of dense and dark clouds, in which hydrogen is mostly in molecular form, became possible since the discovery of interstellar molecules, emitting in the centimeter and millimeter waveiengths. The molecular lines are generally not in local thermal equilibrium (LTE). Their intensity can often be explained by invoking a population inversion mechanism. Maser emission lines due to OH, H2O and SiO molecules are among the most intense molecular lines. The H2CO molecule, detected in absorption in front of , the cold cosmic background radiation of 2.7 K, illustrates the inverse phenomenon, the antimaser absorption. For a radio transition of frequency v, the inversion rate Ɗn (relative population difference between the upper and lower level) as well as the maser gain can be determined from the radio observations. In the case of the OH lines in the 2&Pi3/2, J = 312 state, the inversion rates ~ 1 to 2 % derived from the observations, are comparable with those obtained in the laboratory. The determination of the excitation mechanisms of the masers, through the statistical equilibrium and radiative transfer equations, implies the knowledge of collisional and radiative transition probabilities. A pumping model, which can satisfactorily explain the radio observations of some interstellar OH clouds, will be discussed.