Lyman -alfa les - Lyman-alpha forest

Počítačová simulace možné konfigurace lesa Lyman-alpha při z  = 3

V astronomické spektroskopie je Lyman-alfa les je řada absorpčních čar ve spektru vzdálených galaxií a kvasarů vyplývající z Lyman-alfa elektronovým přechodem neutrálního vodíku atomu. Jak světlo prochází několika oblaky plynu s různými červenými posuny, vytvoří se několik absorpčních čar.

Dějiny

Les Lyman-alfa byl poprvé objeven v roce 1970 astronomem Rogerem Lyndsem při pozorování kvasaru 4C 05.34 . Quasar 4C 05.34 byl dosud nejvzdálenějším objektem pozorovaným k tomuto datu a Lynds zaznamenal ve svém spektru neobvykle velký počet absorpčních čar. Navrhl, že většina absorpčních čar byla způsobena stejným přechodem Lyman-alfa . Následná pozorování Johna Bahcalla a Samuela Goldsmitha potvrdila přítomnost neobvyklých absorpčních čar, i když o původu čar nebyly tak průkazné. Následně byla u spektra mnoha dalších kvazarů s vysokým červeným posunem pozorována stejná soustava úzkých absorpčních čar. Lynds je první popsal jako „les Lyman-alfa“. Jan Oort tvrdil, že absorpční vlastnosti nejsou způsobeny žádnými fyzickými interakcemi uvnitř samotných kvasarů, ale absorpcí uvnitř mraků mezigalaktického plynu v superklastrech.

Fyzické pozadí

Kvazarové spektrum s Lymanovými absorbéry, které se neustále mění díky kosmické expanzi a tvoří „les“ linií.

U neutrálního atomu vodíku se spektrální čáry vytvářejí, když elektron přechází mezi energetickými hladinami. Lymanova řada spektrálních čar je produkována elektrony přecházejícími mezi základním stavem a vyššími energetickými hladinami (excitované stavy). Přechod Lyman-alfa odpovídá elektronu přecházejícímu mezi základním stavem ( n  = 1) a prvním excitovaným stavem ( n  = 2). Spektrální čára Lyman-alfa má laboratorní nebo klidovou vlnovou délku 1216 Å, která je v ultrafialové části elektromagnetického spektra .

Absorpční čáry Lyman-alfa ve spektrech kvasarů pocházejí z mezigalaktického plynu, kterým prošlo světlo galaxie nebo kvasaru. Vzhledem k tomu, že neutrální vodíková oblaka v mezigalaktickém médiu jsou na různých stupních červeného posuvu (vzhledem k jejich různé vzdálenosti od Země), jsou jejich absorpční linie pozorovány v rozsahu vlnových délek . Každý jednotlivý mrak opouští svůj otisk prstu jako absorpční čáru na jiném místě v pozorovaném spektru .

Použití jako nástroj v astrofyzice

Les Lyman-alfa je důležitou sondou mezigalaktického média a lze jej použít ke stanovení frekvence a hustoty mraků obsahujících neutrální vodík a také jejich teploty. Při hledání linií z jiných prvků, jako je helium , uhlík a křemík (shoda v červeném posunu ), lze studovat také množství těžších prvků v oblacích. Mrak s vysokou hustotou kolony neutrálního vodíku bude kolem linie vykazovat typická tlumící křídla a je označován jako tlumený systém Lyman-alfa .

U kvasarů s vyšším červeným posuvem je počet čar v lese vyšší, až při červeném posunu asi 6, kde je v mezigalaktickém médiu tolik neutrálního vodíku, že se les promění v Gunn -Petersonovo koryto . To ukazuje konec reionizace vesmíru.

Pozorování lesa Lyman-alfa lze použít k omezení kosmologických modelů.

Viz také

Reference

externí odkazy