stringtranslate.com

Лиман-Альфа лес

Компьютерное моделирование возможной конфигурации леса Лайман-альфа при z  = 3.

В астрономической спектроскопии лес Лайман -альфа представляет собой серию линий поглощения в спектрах далеких галактик и квазаров , возникающих в результате электронного перехода Лайман-альфа нейтрального атома водорода . Когда свет проходит через несколько газовых облаков с разным красным смещением, образуется несколько линий поглощения.

История

Лес Лайман-альфа был впервые обнаружен в 1970 году астрономом Роджером Линдсом при наблюдении квазара 4C 05.34 . [1] Квазар 4C 05.34 был самым дальним объектом, наблюдаемым на тот момент, и Линдс отметил необычно большое количество линий поглощения в его спектре и предположил, что большинство линий поглощения возникли из-за одного и того же перехода Лайман-альфа . [2] Последующие наблюдения Джона Бакколла и Сэмюэля Голдсмита подтвердили наличие необычных линий поглощения, хотя они и не дали убедительных данных о происхождении этих линий. [3] Впоследствии было обнаружено, что спектры многих других квазаров с большим красным смещением имеют такую ​​же систему узких линий поглощения. Линдс был первым, кто описал их как «лес Лайман-альфа». [4] Ян Оорт утверждал, что особенности поглощения обусловлены не какими-либо физическими взаимодействиями внутри самих квазаров, а поглощением внутри облаков межгалактического газа в сверхскоплениях. [5]

Физический фон

Спектр квазара с лаймановскими поглотителями постоянно смещается в красную сторону из-за космического расширения, образуя «лес» линий.

Для нейтрального атома водорода спектральные линии образуются при переходе электрона между энергетическими уровнями. Спектральные линии Лаймана возникают в результате перехода электронов между основным состоянием и более высокими энергетическими уровнями (возбужденными состояниями). Переход Лаймана-альфа соответствует переходу электрона между основным состоянием ( n  = 1) и первым возбужденным состоянием ( n  = 2). Спектральная линия Лайман-альфа имеет лабораторную длину волны (или длину волны покоя) 1216  Å , которая находится в ультрафиолетовой части электромагнитного спектра . [6]

Линии поглощения Лайман-альфа в спектрах квазаров возникают из-за межгалактического газа, через который прошел свет галактики или квазара. Поскольку облака нейтрального водорода в межгалактической среде имеют разную степень красного смещения (из-за разного расстояния от Земли), их линии поглощения наблюдаются в диапазоне длин волн . Каждое отдельное облако оставляет свой отпечаток в виде линии поглощения в другом месте наблюдаемого спектра .

Использование в качестве инструмента в астрофизике.

Лес Лайман-Альфа является важным зондом межгалактической среды и может использоваться для определения частоты и плотности облаков, содержащих нейтральный водород , а также их температуры. В поисках линий других элементов, таких как гелий , углерод и кремний (совпадающих по красному смещению ), также можно изучить содержание более тяжелых элементов в облаках. Облако с высокой плотностью столба нейтрального водорода будет иметь типичные затухающие крылья вокруг линии и называется затухающей системой Лайман-альфа .

Для квазаров с более высоким красным смещением количество линий в лесу больше, вплоть до красного смещения около 6, когда в межгалактической среде становится так много нейтрального водорода, что лес превращается в впадину Ганна-Петерсона . Это показывает конец реионизации Вселенной .

Наблюдения за лесом Лайман-альфа можно использовать для уточнения космологических моделей. [7] Их также можно использовать для ограничения свойств темной материи, таких как масштаб свободного потока темной материи, который для тепловых реликтовых моделей темной материи тесно связан с массой частиц темной материи.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Патрик Макдональд; Урос Селяк; Скотт Берлз; Шлегель; Вайнберг; Дэвид Ши; Йоп Шайе; Шнайдер; Бринкманн (2006). «Спектр мощности леса Лайман-α по данным Слоановского цифрового обзора неба». Астрофиз. J. Приложение. Сер . 163 (1): 80–109. arXiv : astro-ph/0405013 . Бибкод : 2006ApJS..163...80M. дои : 10.1086/444361. S2CID  118878555.
  2. ^ Линдс, Роджер (1 марта 1971). «Спектр линий поглощения 4C 05.34». Астрофизический журнал . 164 : L73–L78. Бибкод : 1971ApJ...164L..73L. дои : 10.1086/180695 .
  3. ^ Бахколл, Джон; Сэмюэл Голдсмит (15 ноября 1971 г.). «О спектре линий поглощения 4c 05.34». Астрофизический журнал . 170 : 17–24. Бибкод : 1971ApJ...170...17B . дои : 10.1086/151185.
  4. ^ Бербидж, Джеффри Р.; Аделаида Хьюитт (декабрь 1994 г.). «Каталог квазаров ближних и дальних». Небо и телескоп . 88 (6): 32. Бибкод : 1994S&T....88...32B.
  5. ^ Блаау, Адриан; Мартин Шмидт (июль 1993 г.). «Ян Хендрик Оорт (1900–1992)». Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 105 (689): 681–685. Бибкод : 1993PASP..105..681B. дои : 10.1086/133220.
  6. ^ Кэрролл, Брэдли В.; Остли, Дейл А. (1996). «Взаимодействие света и материи». Введение в современную астрофизику . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Addison-Wesley Publishing Company, Inc., стр. 134–142. ISBN 978-0-201-54730-6.
  7. ^ Вайнберг, Д.Х.; и другие. (май 2003 г.). «Лес Лиман-альфа как космологический инструмент». В Ш. Холте; К.С. Рейнольдс (ред.). Возникновение космической структуры: Тринадцатая астрофизическая конференция . Серия конференций AIP. Том. 666. стр. 157–169. arXiv : astro-ph/0301186 . Бибкод : 2003AIPC..666..157W. дои : 10.1063/1.1581786. ISBN 0-7354-0128-4. S2CID  118868536.

Внешние ссылки