Слово «мазеры» произошло от начальных букв английских слов Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation - усиление микроволнового излучения в результате вынужденного излучения.
Естественные космические мазеры представляют собой скопления межзвездного газа. Они состоят из возбужденных молекул, т.е. имеющих большую, чем обычно, энергию электронов их атомов или их колебательного и вращательного движений. Внешние причины такого состояния газа могут быть различными, например, его нагревание близкими звездами, но эти облака обладают способностью усиливать проходящее через них радиоизлучение. Механизм усиления излучения работает за счет перехода под действием сверхвысокочастотного радиоизлучения большого числа возбужденных молекул в обычное состояние, при котором они излучают радиоволны той же длины волны и направленные в ту же сторону, что и излучение, вызвавшее этот переход. Действующие внешние факторы снова переводят молекулы в возбужденное состояние, и процесс идет непрерывно.
Мазерное излучение наблюдается и в космическом пространстве. Возникает оно в результате естественных процессов «накачки», которые действуют в атмосферах и оболочках некоторых звезд, в межзвездных газовых облаках, в атмосферах комет.
«Накачку» осуществляют либо воздействующее на молекулы излучение звезды (чаще всего — в инфракрасном диапазоне), либо сталкивающиеся с ними частицы окружающего газа, если этот газ достаточно горяч и плотен. При работе космического мазера энергия накачки преобразуется в энергию почти монохроматического радиоизлучения молекул. Наиболее мощные из космических мазеров излучают в узкой радиолинии такое же количество энергии, какое Солнце излучает во всем спектре электромагнитных волн!
Космические мазеры интересны не только сами по себе, как уникальное явление природы, но также и потому, что они дают нам важные сведения о тех астрофизических объектах, с которыми они связаны. Особенно ценную информацию приносит мазерное излучение из областей активного звездообразования. Радиоизлучение (в отличие от оптического) свободно проходит сквозь толщи космической пыли, в глубинах которой происходит рождение новых звезд. В областях звездообразования наблюдаются мощные компактные мазеры на молекулах Н2О, имеющие размеры порядка 1—10 а. е., более протяженные, но менее мощные мазеры (на молекулах ОН и SiO) и еще более протяженные (до 1000 а. е.) слабые мазеры на молекулах метилового спирта СН3ОН. По наблюдаемым характеристикам мазерных линий можно определять плотность и температуру излучающего газа, особенности его пространственных движений, напряженность пронизывающего газ магнитного поля. Опираясь на эти данные (а также на результаты наблюдений в инфракрасном диапазоне), астрофизики надеются разгадать древнюю тайну рождения звезд.
