Qu'est-ce que la ligne d'hydrogène?

La ligne d'hydrogène fait généralement référence aux émissions de radiofréquence de l'hydrogène de gaz froid dans l'espace interstellaire.Il y a de grandes quantités d'hydrogène flottant dans notre galaxie et dans d'autres galaxies.Une partie de ce gaz est chauffée par des étoiles voisines, ce qui le fait émettre un rayonnement électromagnétique dans le spectre visible mdash;En d'autres termes, la lumière.Cependant, une grande partie de celui-ci est loin de toute source de chaleur, mais est néanmoins détectable en raison du fait qu'elle émet un rayonnement électromagnétique à une longueur d'onde de 8,3 pouces (21,1 centimètres), dans la partie radio du spectre.Ceci est connu sous le nom de ligne de 21 centimètres, ou la ligne d'hydrogène, et son existence a été prédite par l'astronome néerlandais Hendrik van de Hulst en 1944.

Selon la théorie quantique, les électrons dans un atome ne peuvent avoir que certains niveaux d'énergie fixe,avec rien entre les deux.Le niveau d'énergie le plus bas est connu comme «l'état fondamental».Les électrons peuvent absorber l'énergie, les faisant «sauter» à un niveau d'énergie plus élevé, mais tôt ou tard, ils retomberont à un niveau inférieur, et éventuellement à l'état fondamental, avec le temps pris inversement proportionnel à la quantité d'énergie excessive.la fréquence.Cette relation est décrite par l'équation de Planck: E ' HF, où E est l'énergie, F est la fréquence et H est la constante de Planck, qui a une valeur d'environ 6,626 * 10

-34

Joule-secondes.La longueur d'onde peut être calculée comme simplement la vitesse de la lumière divisée par la fréquence.Ainsi, lorsqu'un électron passe d'un niveau d'énergie supérieur à un niveau d'énergie plus bas, le rayonnement électromagnétique avec une certaine fréquence et une longueur d'onde fixes, liés à la différence d'énergie, sera émise.Ce rayonnement montre comme des lignes étroites sur un spectre d'émission. Chaque élément a un spectre d'émission caractéristique unique composé d'une série de lignes à des longueurs d'onde spécifiques.La série spectrale d'hydrogène contient un certain nombre de lignes spectrales, dont quatre se trouvent dans la partie visible du spectre.L'un d'eux, une ligne rouge connue sous le nom de H-alpha, est très utilisé en astronomie pour détecter l'hydrogène ionisé dans les nébuleuses.Ces lignes d'émission pour l'hydrogène peuvent chacune être considérées comme une ligne d'hydrogène, mais le terme se réfère plus généralement à l'émission radio produite par l'hydrogène de gaz froid à une longueur d'onde de 21 centimètres.Cela est dû à un processus physique différent.Cependant, les mêmes règles concernant l'énergie, la fréquence et la longueur d'onde s'appliquent.Étant donné qu'un atome d'hydrogène se compose d'un proton et d'un électron, il peut avoir les deux tours dans la même direction ou dans des directions différentes.Dans le premier cas, l'atome a un peu plus d'énergie et finira par tomber à un état d'énergie inférieur par l'électron commutant sa rotation.L'énergie supplémentaire est émise comme un rayonnement électromagnétique et comme la différence d'énergie est petite, le rayonnement a une longue longueur d'onde et une basse fréquence: 21 centimètres et 1420,4 MHz, respectivement.La petite différence d'énergie signifie également que tout atome d'hydrogène donné dans le même état de spin prendra en moyenne très longtemps mdash;Plusieurs millions d'années et Mdash;tomber dans un état de spins opposé;Cependant, il y a tellement d'hydrogène froid dans une galaxie que, à un moment donné, suffisamment d'atomes d'hydrogène émettra des ondes radio de 21 centimètres pour que celles-ci soient détectables.

La ligne de 21 centimètres a été détectée en 1951 par Harold Ewen et Edward Purcell.Il s'est avéré être d'une importance cruciale dans la radio-astronomie.Une grande partie de notre galaxie est cachée à la vue par de grands nuages de poussière qui ne permettent pas à la lumière des étoiles de passer parles ugh.Les ondes radio, cependant, ne sont pas obstruées par les nuages de poussière et, comme il y a une grande abondance d'hydrogène froid dans la galaxie, il est possible d'observer et de cartographier la galaxie à l'aide d'émissions radio à la ligne d'hydrogène.La radio-astronomie, utilisant la ligne d'hydrogène, nous a permis de déterminer la taille, la forme et la structure de notre galaxie.

La ligne d'hydrogène a également une grande signification pour la recherche d'une intelligence terrestre supplémentaire (SETI).On pense très possible qu'une civilisation technologiquement avancée puisse utiliser cette fréquence pour tenter de communiquer avec d'autres civilisations.La fréquence a été utilisée non seulement pour écouter les messages entrants, mais aussi pour les envoyer.Les vaisseaux spatiaux Pioneer 10 et 11, qui sont destinés à dériver indéfiniment dans l'espace interstellaire, contiennent des plaques représentant la ligne d'hydrogène, sa longueur d'onde, sa fréquence et la physique derrière.Il représente une unité de mesure que les extraterrestres pourraient comprendre.