Излучение в астрофизических условиях часто испытывает не только поглощение, но и рассеяние. Кратко рассмотрим два механизма рассеяния.

Томсоновское рассеяние. Этот вид рассеяния происходит на свободных электронах без изменения частоты. Сечение томсоновского рассеяния

не зависит от частоты.

Эффект Комптона. В прямом эффекте Комптона при взаимодействии кванта с неподвижным электроном происходит уменьшение частоты кванта. Измененная частота кванта

q – угол рассеяния кванта. Эффект Комптона существенен только в тех случаях, когда велика оптическая толща по томсоновскому рассеянию, это имеет место, как правило, на достаточно высоких частотах – в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне, а в радиодиапазоне эффект Комптона незначителен: на этих частотах работает лишь томсоновское рассеяние. Тем не менее, здесь эффект Комптона рассматривается, поскольку он важен в некоторых задачах, имеющих отношение к радиоастрономии, в частности, при рассмотрении механизмов ускорения релятивистских электронов, генерирующих синхротронное излучение.

Если электрон движется и его кинетическая энергия превышает энергию кванта, то возможен процесс передачи энергии от электрона к квантам поля излучения. Один из вариантов этого процесса – синхротронное излучение, другой – обратный эффект Комптона. Энергетические потери электрона на обратный эффект Комптона равны

где urad – плотность энергии поля излучения в единицах mc2, E – энергия электрона. Время жизни электрона из-за комптоновских потерь

Отношение синхротронных потерь электрона к потерям на обратное комптоновское рассеяние

где J – угол между вектором скорости электронов и направлением локального магнитного поля.

Обратный эффект Комптона может проявляться в ядрах галактик и квазаров в виде перекачки энергии от релятивистских частиц к квантам поля реликтового излучения с Tb = 2.7 K. В результате энергия квантов возрастает так, что радиокванты преобразуются в рентгеновские, а мощность синхротронного излучения электронов ограничивается величиной Tb ~ 1012 K.

Принципиальное отличие эффектов рассеяния от эффекта свободно-свободного поглощения: томсоновское и комптоновское рассеяние происходит на свободных электронах, а свободно-свободное поглощение – при взаимодействии излучения со свободным электроном в поле иона, в этом процессе электрон и ион как бы образуют на время взаимодействия диполь.