Радиоастрономия использует широкий диапазон частот, охватывающий диапазон от$\sim$от 10 МГц до$\sim$100 ГГц.$^{\dagger}$При работе с четырьмя порядками величины наиболее ценный диапазон сильно зависит от того, какой объект вы наблюдаете, а также от того, какие приемники фактически доступны на конкретном телескопе. Учитывая разнообразие источников, трудно сузить список до небольшого числа важных полос, поэтому этот ответ далеко не исчерпывающий — мои извинения всем наблюдателям за высокочастотными спектральными линиями. По-настоящему исчерпывающий ответ занял бы несколько страниц, поэтому я воздержусь от этого в пользу более краткого обзора.

Спектральные линии

Самая известная радиолиния — знаменитая линия водорода, возникающая в результате спин-флип-перехода. Его частота покоя составляет примерно 1420 МГц, но, как и в случае со всеми спектральными линиями, внегалактические источники HI будут показывать линию на значительно более низких частотах из-за космологического красного смещения. То же самое верно и для облаков внутри Млечного Пути из-за их движения относительно нас, хотя и в гораздо меньшей степени. Нейтральный водород является важным инструментом как локально (например, картирование структуры Млечного Пути), так и для источников с большим красным смещением (например, обеспечивая удобный инструмент для исследования ранней Вселенной во время реионизации).

Между 1612 МГц и 1720 МГц есть четыре основные линии гидроксильных радикалов, включая линию 1665 МГц, которая привела к первому обнаружению мазеров. Они остаются одной из ключевых молекул, обнаруженных в источниках мазинга, а гидроксильные мегамазеры остаются доминирующим типом известных в настоящее время мегамазеров. Примечательно, что линии гидроксила лежат на противоположной стороне отверстия для воды от линии водорода.

Монооксид углерода ( ¹² CO ) имеет вращательные переходы на частотах, кратных 115 ГГц, причем наиболее заметными являются линии на частотах 115 ГГц и 230 ГГц (у ¹³ CO также есть линия около 110 ГГц). Они весьма полезны для исследования молекулярных облаков , а это означает, что обзоры CO могут выявить структуры, которые могут отсутствовать на картах HI.

Это лишь некоторые из ключевых спектральных линий в радиоспектре; в отчете Национальной академии наук за 1991 год был представлен гораздо более полный список спектральных линий разного приоритета. Сюда входят формальдегид, вода (еще две ключевые мазерные молекулы), метанол, аммиак, метин и дейтерий, а также многие другие. Почти все лежат между 1 ГГц и 300 ГГц (всего два порядка!). Еще более подробный список можно посмотреть здесь .

Наблюдение за континуумом

Некоторые широкополосные источники могут наблюдаться в нескольких диапазонах, и при наблюдениях могут использоваться преимущества существующих приемников, часто используемых для других целей. Например, фидерная решетка L-диапазона Аресибо , или ALFA, включала водородную линию 1,4 ГГц и была важна для исследований нейтрального водорода (например, ALFALFA ), но оказалось, что ее возможности также весьма полезны для поиска пульсаров (например, PALFA ). ). Следовательно, наблюдатели континуума могут использовать некоторые из упомянутых выше диапазонов, в зависимости от доступных приемников и серверных частей.

Тем не менее, разные типы непрерывного излучения достигают пика на разных частотах, поэтому мы, безусловно, можем разделить спектр на части. В « Руководстве по распределению частот и защите спектра для научных целей» есть несколько красивых рисунков, иллюстрирующих это на страницах 13 и 14 главы 4. Я не буду воспроизводить их, потому что не уверен в статусе авторских прав, но суть в следующем:

• Пульсары — это источники континуума с самой низкой частотой, наблюдаемые ниже нескольких ГГц. Часто используется диапазон 406–410 МГц, но опять же, приемники 1,4 ГГц также широко используются из-за их доступности . Поскольку профили импульсов иногда показывают разные особенности на разных частотах, может оказаться весьма полезным наблюдать один и тот же пульсар в разных диапазонах.
• Остатки сверхновых (SNR) производят радиоизлучение за счет синхротронного излучения релятивистских электронов и на самом деле видны в довольно широком диапазоне частот (с синхротронным излучением также в других частях электромагнитного спектра). Я не настолько хорошо знаком с наблюдениями SNR по радио.
• То же самое относится и к радиогалактикам, которые в основном обнаруживаются с помощью синхротронного излучения в таком же широком диапазоне частот.
• Космический микроволновый фон представляет собой черное тело; при его текущей температуре 2,7 К он достигает пика около 300 ГГц, что снова ставит его на границу радиоастрономии.

Защищенные полосы и неиспользуемые полосы

Многие спектральные линии (например, линия HI) лежат в защищенных полосах частот во многих юрисдикциях с шириной, идеально учитывающей красное смещение или спутниковые линии. Некоторые ключевые полосы континуума (например, 406–410 МГц) также получили защиту. К сожалению, деятельность человека — не единственное, что может сделать некоторые части спектра непригодными для использования. Например, уширенные под давлением кислородные линии в диапазоне 50-70 ГГц могут быть проблематичными. Водяной пар, в дополнение к сильной линии на частоте 22 ГГц, также дает сильные линии на частотах 557 ГГц, 752 ГГц и 970 ГГц.${\ddagger}$

---

$^{\dagger}$Строго говоря, наблюдения в терагерцовом диапазоне действительно есть, но здесь граница между радиоастрономией и инфракрасной астрономией становится несколько зыбкой.

$^{\ddagger}$См. Essential Radio Astronomy Кондона и Рэнсома.