Co je to vodíková linka?

Hodnogenní linie obecně odkazuje na emise rádiové frekvence chladivého vodíkového plynu v mezihvězdném prostoru.V naší galaxii a v dalších galaxiích se pohybuje obrovské množství vodíku.Část tohoto plynu je zahříván blízkými hvězdami, což způsobuje, že emituje elektromagnetické záření ve viditelném spektru mdash;Jinými slovy, světlo.Hodně z toho však zdaleka není žádný zdroj tepla, ale přesto je detekovatelný kvůli skutečnosti, že vydává elektromagnetické záření při vlnové délce 8,3 palce (21,1 centimetrů), uvnitř rádiové části spektra.Toto je známé jako linie 21 centimetrů nebo vodíková linie a jeho existence předpovídala nizozemský astronom Hendrik van de Hulst v roce 1944.

Podle kvantové teorie mohou mít elektrony v atomu pouze určité úrovně pevné energie.s ničím mezi tím.Nejnižší úroveň energie je známá jako „základní stav“.Elektrony mohou absorbovat energii, což je způsobí, že „skočí“ na vyšší energetickou hladinu, ale dříve nebo později se upadnou zpět na nižší úroveň a nakonec do základního stavu, s časem, který je naopak naopak úměrný množství přebytečné energie.Když elektron klesne na úroveň, je uvolněna další energie jako elektromagnetické záření s frekvencí, která odpovídá rozdílu energie mezi oběma úrovními.frekvence.Tento vztah je popsán Planckovou rovnicí: E ' Hf, kde E je energie, f je frekvence a H je Planckova konstanta, která má hodnotu přibližně 6,626 * 10

-34

joule-seconds.Vlnová délka lze vypočítat jako jednoduše rychlost světla dělená frekvencí.Když tedy elektron klesne z vyšší na nižší hladinu energie, bude emitováno elektromagnetické záření s jistou, pevnou frekvencí a vlnovou délkou související s rozdílem energie.Toto záření se ukazuje jako úzké čáry emisního spektra.Série vodíku obsahuje řadu spektrálních linií, z nichž čtyři jsou ve viditelné části spektra.Jeden z nich, červená čára známá jako H-alfa, se hodně používá v astronomii pro detekci ionizovaného vodíku v mlhovinách.Tyto emisní linie pro vodík lze považovat za vodíkovou linii, ale termín obvykle odkazuje na emise rádia produkované chladným vodíkovým plynem na vlnové délce 21 centimetrů.Je to kvůli jinému fyzickému procesu.Stejná pravidla týkající se energie, frekvence a vlnové délky se však stále platí. Elektrony a protony mají kvantovou vlastnost známou jako „točení“, která může mít dva možné směry.Protože atom vodíku se skládá z jednoho protonu a jednoho elektronu, může mít dvě otočení stejným směrem nebo v různých směrech.V dřívějším případě má atom atom o něco více energie a nakonec klesne do stavu s nižší energií tím, že elektron přepíná točením.Extra energie je emitována jako elektromagnetické záření a protože je rozdíl v energii malý, má záření dlouhou vlnovou délku a nízkou frekvenci: 21 centimetrů a 1420,4 MHz.Malý energetický rozdíl také znamená, že jakýkoli daný atom vodíku ve stavu stejného spinu bude v průměru trvat velmi dlouhou dobu mdash;několik milionů let a mdash;klesnout do stavu opačného točení;V galaxii je však tolik studeného vodíku, že v každém okamžiku bude emitovat dostatek atomů vodíku 21 centimetrů rádiových vln, aby byly detekovatelné.

21 centimetrů detekovala v roce 1951 Harold Ewen a Edward Purcell.Ukázalo se, že má v rozhlasové astronomii zásadní význam.Hodně z naší galaxie je skryto před pohledem velkých mraků prachu, které nedovolují, aby světlo z hvězd prošlough je.Rádiové vlny však nejsou bráněny prachovými mraky a protože v galaxii existuje velké množství chladného vodíku, je možné pozorovat a mapovat galaxii pomocí rádiových emisí na vodíkové lince.Rádiová astronomie, pomocí vodíkové linie, nám umožnila určit velikost, tvar a strukturu naší galaxie.

Hodnogenní linie má také velký význam pro hledání další pozemské inteligence (SETI).Je velmi možné, že technologicky pokročilá civilizace by mohla tuto frekvenci použít k pokusu o komunikaci s jinými civilizacemi.Frekvence byla použita nejen k poslechu příchozích zpráv, ale také k jejich odeslání.Kosmická loď Pioneer 10 a 11, které jsou určeny k unášení donekonečna přes mezihvězdné prostory, obsahují plaky zobrazující vodíkovou linii, její vlnovou délku, její frekvenci a fyziku za ní.Představuje měřicí jednotku, o které se věří, že by cizinci pochopili.