Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Данный проект связан с двумя научными проблемами. Первая из них - это процесс образования звезд из диффузного межзвездного вещества, понимание которого является фундаментальной задачей астрофизики. Этот процесс вызывает много вопросов. Это относится в особенности к образованию массивных звезд, для которых пока не существует достаточно обоснованной модели формирования. Особый интерес с этой точки зрения представляют исследования возможных проявлений дисковой аккреции в этих областях. Вторая научная проблема, на которую направлен проект, связана с поиском возможных вариаций некоторых физических констант. Наблюдаемые свидетельства существования темной материи и темной энергии во Вселенной указывает на неполноту Стандартной модели. В связи с этим в последние годы проводились поиски новой физики. В частности, существуют попытки обнаружить пространственные и временные вариации постоянных Стандартной модели. Данная проблема требует прецизионных лабораторных измерений частот молекулярных переходов, что важно и для исследований относительных движений различных компонент в межзвездных облаках. Эти исследования связаны с уже упомянутой весьма актуальной проблемой изучения процесса звездообразования. За отчетный период были подготовлены и направлены новые заявки для наблюдений некоторых объектов на различных инструментах в соответствии с целями проекта. Выполнен анализ ранее полученных данных. Проведена оценка физических параметров и изучение кинематики плотного ядра S255IR-SMA1 по данным наблюдений линий ряда молекул. Данное ядро содержит массивную протозвезду с массой примерно 20 масс Солнца. Определены масса и плотность плотного ядра. Показано, что наблюдаемая структура представляет собой сжимающуюся вращающуюся оболочку вокруг массивной протозвезды. Результаты являются подтверждением модели образования массивных звезд путем эпизодической дисковой аккреции. Подобный вывод следует и из наблюдений объекта W42-MME, который представляет собой редкий пример массивной протозвезды класса O. Для него также были получены оценки физических параметров, изучена кинематика предполагаемого диска и биполярного истечения. Анализ данных наблюдений линий метанола серии J_1 - J_0 A-+ в S255IR-SMA1 на антенной решетке SMA показал, что в некоторых линиях этой серии, вероятно, наблюдается мазерный эффект, что не было предсказано существующими теоретическими моделями. Эти линии могут стать новым средством диагностики областей образования массивных звезд. С помощью разработанного нами алгоритма вписывания модельных спектральных карт в наблюдаемые проведен анализ данных наблюдений нескольких объектов с особенностями профилей линий, характерными для сжимающихся облаков. Алгоритм включает в себя снижение размерности модели за счет использования метода главных компонент и подгонку параметров модели методом k ближайших соседей. Таким образом удалось определить радиальные профили различных параметров. Выполнен анализ морфологии и кинематики атомарного водорода в комплексе звездообразования S254-S258 в сравнении с данными о распределении ионизованного и молекулярного газа. Выделены структуры разных масштабов, наблюдаются кольцеобразные структуры атомарного водорода вокруг зоны ионизованного водорода. Определены физические характеристики различных компонент. Имеются указания на то, что процесс звездообразования инициируется расширением зоны ионизованного водорода. Проведены исследования некоторых областей звездообразования, имеющих форму волокон. Волокно Mon R1, по-видимому, представляет собой пример процесса звездообразования на концах протяженного волокна за счет ускоренных движений газа. Определены физические характеристики плотных сгустков в волокне G351.78-0.54. Найдено, что плотное горячее ядро, видимо, движется со скоростью несколько км/с относительно окружающего более разреженного газа. Проведены некоторые технические работы. Разработана и изготовлена квазиоптическая система для новой газовой ячейки лабораторного спектрометра увеличенного диаметра. Использование этой ячейки должно значительно повысить точность измерения частот переходов различных молекул. Кроме того, выполнены отработка технологии изготовления волноводных компонентов СИС смесителя, а также разработка лабораторного тестового стенда для настройки и испытаний проектируемого радиоастрономического приемника.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Данный проект связан с двумя научными проблемами. Первая из них - это процесс образования звезд из диффузного межзвездного вещества, понимание которого является фундаментальной задачей астрофизики. Этот процесс вызывает много вопросов. Это относится в особенности к образованию массивных звезд, для которых пока не существует достаточно обоснованной модели формирования. Особый интерес с этой точки зрения представляют исследования возможных проявлений дисковой аккреции в этих областях. Вторая научная проблема, на которую направлен проект, связана с поиском возможных вариаций некоторых физических констант. Наблюдаемые свидетельства существования темной материи и темной энергии во Вселенной указывает на неполноту Стандартной модели. В связи с этим в последние годы проводились поиски новой физики. В частности, существуют попытки обнаружить пространственные и временные вариации постоянных Стандартной модели. Данная проблема требует прецизионных лабораторных измерений частот молекулярных переходов, что важно и для исследований относительных движений различных компонент в межзвездных облаках. Эти исследования связаны с уже упомянутой весьма актуальной проблемой изучения процесса звездообразования. За отчетный период были подготовлены и направлены новые заявки для наблюдений некоторых объектов на различных инструментах в соответствии с целями проекта. Выполнен анализ ранее полученных и новых данных наблюдений ряда областей звездообразования. Завершен анализ наблюдений области массивной протозвезды класса О W42-MME. Выделено несколько источников непрерывного спектра. Определены их физические характеристики. Одно из этих ядер (MM1; масса ∼4.4 M⊙) содержит MYSO W42-MME. По наблюдениям линий СО и SiO идентифицировано высокоскоростное биполярное истечение, исходящее от этого ядра. В целом, результаты наших наблюдений показывают, что у MYSO W42-MME происходит процесс аккреции через диск. Мы также предполагаем, что ядро, в котором находится W42-MME, по-видимому, набирает массу за счет оболочки. С использованием развитой участниками проекта методики вписывания модельных спектральных карт различных молекулярных линий в наблюдаемые определены физические параметры и их доверительные интервалы для некоторых звездообразующих конденсаций (77.462+1.759, G268.42-0.85, L1287). Завершен анализ данных о возможных проявлениях мазерного эффекта в серии линий J_1-J_0 A(-+) метанола. Мазерный эффект в линиях серии J_1− J_0 A−+ редок и, вероятно, наблюдается в достаточно горячих и плотных средах. Теоретическое моделирование поддерживает эту точку зрения. Оно действительно показывает инвертированную населенность этих переходов в таких условиях. Следовательно, мазерное излучение в этих линиях может сопровождать вспышки светимости, такие как в S255IR в 2015 г., и, вероятно, служить индикатором вспышек. Выполнен детальный анализ данных наблюдений атомарного водорода в области S187 в сопоставлении с данными наблюдений в континууме и в молекулярных линиях. Достигнутое разрешение 8 угловых секунд (0,06 пк) при наблюдениях излучения линии HI в направлении области S187 является рекордным для наблюдений галактических объектов в линии эмиссии. Определены физические параметры атомарного газа, его распределение и кинематика. Найдено, что атомарный газ сильно фрагментирован. Пространственно-кинематическая связь между излучением HI и CO предполагает продолжающееся взаимодействие между атомарной оболочкой и молекулярным ядром. В волокнистом инфракрасном темном облаке G351.78-0.54 ширина линий N2H+(3–2) больше ширины линий N2H+(1–0) и C18O, что указывает на более высокую дисперсию скоростей в более плотных частях сгустков, что, скорее всего, связано с кеплеровским вращением или коллапсом сгустков. В некоторых сгустках наблюдается сдвиг скорости ∼1 км/с между N2H+(3–2) и изотопологами CO. Это указывает на относительное движение плотного и более разреженного газа и может быть вызвано внешним фактором, как предлагалось ранее для объяснения общего уширения линий в данном волокне. По данным наблюдений на ALMA обнаружено двухкомпонентное истечение от массивного молодого звездного объекта G18.88MME, состоящее из быстрой очень плотной коллимированной компоненты, окруженной медленным разреженным ветром. На очень высокую концентрацию газа в истечении указывает обнаружение излучения в линии высоковозбужденного перехода молекулы HC3N (24-23). Обе компоненты демонстрируют поперечный градиент скорости, что указывает на вероятное вращение. Радиус запуска быстрого истечения в рамках магнитоцентробежного механизма оценивается от ~30 до ~1.4 а.е., что соответствует модели "дискового ветра". По совокупности характеристик истечение представляется уникальным. В области S305 выделены две частично вложенные области HII и область ФДО в виде неполной сферы около каждой из них. Данные указывают на сценарий последовательного индуцированного звездообразования. Анализ полученных данных показывает, что в исследованных нами объектах образование массивных звезд происходит путем аккреции вещества через околозвездный диск. Такой вывод можно сделать из наблюдений S255IR-SMA1, W42-MME, G18.88MME. Об этом свидетельствуют наблюдения дискообразных вращающихся структур в направлении данных массивных протозвезд, а также высокоскоростных биполярных истечений, которые возникают в ходе дисковой аккреции. При этом наблюдения S255IR-SMA1 указывают на то, что дискообразная структура вокруг протозвезды не только вращается, но и сжимается, обеспечивая приток вещества к центру. Ядро, в котором находится W42-MME, по-видимому, также набирает массу за счет оболочки. В области S305 мы, по-видимому, наблюдаем процесс последовательного индуцированного звездообразования, когда расширение зоны HII стимулирует образование следующего поколения звезд. Подобные явления можно видеть и в области S187, где по нашим данным прослеживается взаимодействие расширяющейся зоны HII с окружающей средой и можно видеть плотные сгустки на разных этапах эволюции. При помощи созданного в рамках данного проекта нового субдоплеровского спектрометра нами выполнено большое количество измерений чисто вращательных переходов в CH3CN, CH313CN и CH3C15N при разных значениях квантового числа K, которые крайне важны для исследований сдвигов частот от интенсивности излучения, уширения линий давлением и излучением, а также сдвигов частот давлением. Из анализа радиоастрономических измерений в темных облаках вращательных линий HC3N и инверсионных переходов NH3, а также чисто-вращательных и торсионно-вращательного перехода CH3ОН в сравнении с нашими лабораторными измерениями, получен более строгий по сравнению с имеющимися верхний предел на возможные вариации отношения массы электрона к массе протона. В рамках работы по созданию СИС приемника диапазона длин волн 3 мм в кооперации с подразделением GARD (Group of Advanced Receiver Development) Чалмерского технического университета (Швеция) велись работы по проектированию чипа СИС смесителя на основе структуры со сдвоенным СИС переходом. Данная распределенная структура позволяет добиться существенного расширения рабочей полосы. За изготовление СИС структур отвечает группа GARD, поскольку в распоряжении научного коллектива проекта нет необходимых технологий. Подготовлены все основные элементы лабораторного испытательного стенда для верификации и настройки приемника диапазона 67-116 ГГц, а также для проверки шумовой температуры.