Lyman-alfa skog
Inom astronomisk spektroskopi är Lyman -alfa-skogen en serie absorptionslinjer i spektra av avlägsna galaxer och kvasarer som härrör från Lyman-alfa- elektronövergången av den neutrala väteatomen . När ljuset färdas genom flera gasmoln med olika rödförskjutningar bildas flera absorptionslinjer.
Historia
Lyman-alfaskogen upptäcktes första gången 1970 av astronomen Roger Lynds i en observation av kvasaren 4C 05.34 . Quasar 4C 05.34 var det längsta objekt som observerats hittills, och Lynds noterade ett ovanligt stort antal absorptionslinjer i dess spektrum. Han föreslog att de flesta av absorptionslinjerna alla berodde på samma Lyman-alfa- övergång. Uppföljande observationer av John Bahcall och Samuel Goldsmith bekräftade förekomsten av de ovanliga absorptionslinjerna, även om de var mindre avgörande om linjernas ursprung. Därefter observerades spektra för många andra kvasarer med hög rödförskjutning ha samma system av smala absorptionslinjer. Lynds var den första som beskrev dem som "Lyman-alfaskogen". Jan Oort hävdade att absorptionsegenskaperna inte beror på några fysiska interaktioner inom själva kvasarerna, utan på absorption inuti moln av intergalaktisk gas i superkluster.
Fysisk bakgrund
För en neutral väteatom bildas spektrallinjer när en elektron övergår mellan energinivåer. Lyman-serien av spektrallinjer produceras av elektroner som övergår mellan grundtillståndet och högre energinivåer (exciterade tillstånd). Lyman-alfa-övergången motsvarar en elektronövergång mellan grundtillståndet ( n = 1) och det första exciterade tillståndet ( n = 2). Lyman-alfa-spektrallinjen har en laboratorievåglängd (eller vilovåglängd) på 1216 Å , vilket är i den ultravioletta delen av det elektromagnetiska spektrumet .
Lyman-alfa-absorptionslinjerna i kvasarspektra är resultatet av intergalaktisk gas genom vilken galaxen eller kvasarens ljus har färdats. Eftersom neutrala vätemoln i det intergalaktiska mediet har olika grader av rödförskjutning (på grund av deras varierande avstånd från jorden), observeras deras absorptionslinjer vid ett antal våglängder . Varje enskilt moln lämnar sitt fingeravtryck som en absorptionslinje på en annan position i det observerade spektrumet .
Använd som ett verktyg inom astrofysik
Lyman-alfaskogen är en viktig sond av det intergalaktiska mediet och kan användas för att bestämma frekvensen och tätheten av moln som innehåller neutralt väte , såväl som deras temperatur. Genom att söka efter linjer från andra grundämnen som helium , kol och kisel (matchande i rödförskjutning ), kan överflöd av tyngre grundämnen i molnen också studeras. Ett moln med en hög kolumndensitet av neutralt väte kommer att visa typiska dämpande vingar runt linjen och kallas för ett dämpat Lyman-alfa-system .
För kvasarer vid högre rödförskjutning är antalet linjer i skogen högre, tills vid en rödförskjutning på cirka 6, där det finns så mycket neutralt väte i det intergalaktiska mediet att skogen förvandlas till ett Gunn–Peterson- tråg . Detta visar slutet på universums återjonisering .
Lyman-alfaskogsobservationerna kan användas för att begränsa kosmologiska modeller.
Se även
externa länkar
- Rauch, Michael. "The Lyman Alpha Forest in the Spectra of QSOS" . Hämtad 2009-03-30 .
- Liske, J; Webb, J.K; Carswell, R. F (1998). "Storskalig struktur i Lyman-α-skogen: en ny teknik". Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society . 301 (3): 787–796. arXiv : astro-ph/9808082 . Bibcode : 1998MNRAS.301..787L . doi : 10.1046/j.1365-8711.1998.02048.x . S2CID 119377250 .
- "Lyman alfasystem och kosmologi" . Hämtad 2009-03-30 .