超新星遗迹 1987A 中的超辐射与受激散射

在超新星遗迹 1987A 周围观测到的环是由主要由电离氢和中性氢原子组成的等离子体发射的。在原子密度为 $10^{10}$ 个每立方米、等离子体尺度至少为 0.01 光年的条件下,柱密度为 $10^{24}$ 个每平方米,远高于莱曼频率下光学厚气体所需的值(Case B)。在 10000 K 时,大块气体会完全吸收莱曼线;而在 50000 K 时,它会发射超辐射线。由于超辐射强烈地去激发原子,几乎所有可用能量都在少数几个竞争模式中发射:超辐射仅出现在穿过最大柱密度的光束中;对于从地球的观测,这些光束产生三个椭圆空心圆柱,其底面为观测到的环;假设地球并不处于特殊方向,这些圆柱包裹着由光子回波观测到的椭球壳(对于外环而言)。对于赤道环,超辐射光束的亮度被由恒星发射的射线引起的准共振感应散射所放大。发射光束对原子的去激发强烈冷却气体,从而使电离迅速减少,该过程自我加速。来自恒星的高辐射射线的能量被强烈散射到环上,而包围恒星的辉光的低辐射则被放大。径向光束的快速吸收产生环辐射的径向衰减,而模式竞争则产生珠状结构。