В астрономической спектроскопии , то Лайман-альфа лес представляет собой ряд линий поглощения в спектрах далеких галактик и квазаров , возникающие из Лайман-альфа электронного перехода нейтрального водорода атома. Когда свет проходит через несколько газовых облаков с разным красным смещением, образуются 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. [2] Он предположил, что большинство линий поглощения связано с одним и тем же переходом Лайман-альфа . Последующие наблюдения Джона Бахколла и Сэмюэля Голдсмита подтвердили наличие необычных линий поглощения, хотя они не были убедительными в отношении происхождения этих линий. [3] Впоследствии было обнаружено, что спектры многих других квазаров с большим красным смещением имеют ту же систему узких линий поглощения. Линдс был первым, кто назвал их «лесом Лайман-альфа». [4] Ян Оорт утверждал, что особенности поглощения связаны не с какими-либо физическими взаимодействиями внутри самих квазаров, а с поглощением внутри облаков межгалактического газа в сверхскоплениях. [5]
Физический фон
Для нейтрального атома водорода спектральные линии образуются при переходе электрона между энергетическими уровнями. Лаймановская серия спектральных линий создается электронами, переходящими 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 1216 Å, которая находится в ультрафиолетовой части электромагнитного спектра . [6]
Линии поглощения Лайман-альфа в спектрах квазара являются результатом межгалактического газа, через который прошел свет галактики или квазара. Поскольку облака нейтрального водорода в межгалактической среде находятся на разной степени красного смещения (из-за различного расстояния от Земли), их линии поглощения наблюдаются в диапазоне длин волн . Каждое отдельное облако оставляет свой отпечаток в виде линии поглощения в разных местах наблюдаемого спектра .
Использовать как инструмент 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. Поиск линий от других элементов, таких как гелий , углерод и кремний (соответствие по красному смещению ), также позволяет изучить содержание более тяжелых элементов в облаках. Облако с высокой столбовой плотностью нейтрального водорода покажет типичные демпфирующие крылья вокруг линии и называется затухающей системой Лаймана-альфа .
Для квазаров с большим красным смещением количество линий в лесу выше, вплоть до красного смещения около 6, когда в межгалактической среде настолько много нейтрального водорода, что лес превращается в желоб Ганна-Петерсона . Это показывает конец реионизации Вселенной.
Наблюдения за лесом Лайман-альфа могут использоваться для ограничения космологических моделей. [7]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Патрик Макдональд; Урос Селджак; Скотт Берлс; Шлегель; Вайнберг; Дэвид Ши; Юп Шайе; Шнайдер; Бринкманн (2006). «Спектр мощности леса Lyman-α по данным Sloan Digital Sky Survey». Astrophys. J. Suppl. Сер . 163 (1): 80–109. arXiv : astro-ph / 0405013 . Bibcode : 2006ApJS..163 ... 80M . DOI : 10.1086 / 444361 . S2CID 118878555 .
- ^ Линдс, Роджер (1971-03-01). «Спектр линии поглощения 4C 05.34». Астрофизический журнал . 164 : L73 – L78. Bibcode : 1971ApJ ... 164L..73L . DOI : 10.1086 / 180695 .
- ^ Бахколл, Джон; Сэмюэл Голдсмит (1971-11-15). «О спектре линии поглощения 4c 05.34». Астрофизический журнал . 170 : 17–24. Bibcode : 1971ApJ ... 170 ... 17В . DOI : 10.1086 / 151185 .
- ^ Бербидж, Джеффри Р .; Аделаида Хьюитт (декабрь 1994 г.). «Каталог квазаров ближнего и дальнего». Небо и телескоп . 88 (6): 32. Bibcode : 1994S&T .... 88 ... 32B .
- ^ Блаау, Адриан; Мартин Шмидт (июль 1993 г.). «Ян Хендрик Оорт (1900–1992)» . Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 105 (689): 681–685. Bibcode : 1993PASP..105..681B . DOI : 10.1086 / 133220 .
- ^ Кэрролл, Брэдли У .; 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.
- ^ Weinberg, DH; и другие. (Май 2003 г.). «Лес Лайман-α как космологический инструмент». В SH Holt; К. С. Рейнольдс (ред.). Возникновение космической структуры: тринадцатая астрофизическая конференция . Серия конференций AIP. 666 . С. 157–169. arXiv : astro-ph / 0301186 . Bibcode : 2003AIPC..666..157W . DOI : 10.1063 / 1.1581786 . ISBN 0-7354-0128-4. S2CID 118868536 .
Внешние ссылки
- Раух, Майкл. «Лес Лайман-Альфа в спектрах QSOS» . Проверено 30 марта 2009 .
- Liske, J; Уэбб, Дж. К; Карсвелл, Р. Ф. (1998). «Крупномасштабная структура в лесу Лайман-α: новая техника». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 301 (3): 787–796. arXiv : astro-ph / 9808082 . Bibcode : 1998MNRAS.301..787L . DOI : 10.1046 / j.1365-8711.1998.02048.x . S2CID 119377250 .
- «Лаймановы альфа-системы и космология» . Проверено 30 марта 2009 .