В глубинах молекулярных облаков прячутся природные усилители — космические мазеры. Они работают как лазеры, но в радиодиапазоне: возбуждённые молекулы дружно испускают волны одной частоты, создавая яркий луч. Проблема в том, что у таких молекул часто есть несколько путей сбросить энергию. Один ведёт к усилению, другой — как дыра в ведре — быстро сливает запас вхолостую. Казалось бы, быстрая утечка должна опустошать верхний уровень и гасить мазер. Но жизнь устроена хитрее.
Авторы построили модель трёхуровневой системы для типичного случая — метанольного мазера на частоте 6,7 ГГц. Его верхний уровень может разряжаться ещё и на частоте 239,7 ГГц, причём в четыреста тысяч раз быстрее. Оказалось, что такая утечка не подавляет мазерное усиление. Всё решает общий резервуар возбуждённых молекул на верхнем уровне. Если его хватает, рабочий переход продолжает усиливать излучение, а паразитный канал остаётся почти тёмным. Более того, при достаточной начальной согласованности молекул система может выдать короткую сверхмощную вспышку — сверхизлучение.
Модель применили к реальной вспышке в области звездообразования S255IR-NIRS3. Даже с учётом быстрой утечки вспышка укладывается в сценарий сверхизлучения. Так что дырявое ведро не беда — главное, чтобы воды хватало.
Метанольные мазеры в космосе могут быть в миллионы раз ярче Солнца, если измерять только на их рабочей частоте.