Apa garis hidrogennya?

Garis hidrogen umumnya mengacu pada emisi frekuensi radio gas hidrogen dingin di ruang antarbintang.Ada sejumlah besar hidrogen yang mengambang di galaksi kita dan di galaksi lain.Beberapa gas ini dipanaskan oleh bintang -bintang terdekat, menyebabkannya memancarkan radiasi elektromagnetik dalam spektrum mdash yang terlihat;Dengan kata lain, ringan.Namun, sebagian besar dari itu jauh dari sumber panas, tetapi tetap terdeteksi karena fakta bahwa ia memancarkan radiasi elektromagnetik pada panjang gelombang 8,3 inci (21,1 sentimeter), dalam bagian radio spektrum.Ini dikenal sebagai garis 21 sentimeter, atau garis hidrogen, dan keberadaannya diprediksi oleh astronom Belanda Hendrik van de Hulst pada tahun 1944.

Menurut teori kuantum, elektron dalam atom hanya dapat memiliki tingkat energi tetap tertentu,dengan tidak ada di antaranya.Tingkat energi terendah dikenal sebagai "keadaan dasar."Elektron dapat menyerap energi, menyebabkan mereka "melompat" ke tingkat energi yang lebih tinggi, tetapi cepat atau lambat, mereka akan kembali ke tingkat yang lebih rendah, dan akhirnya ke keadaan dasar, dengan waktu yang diambil berbanding terbalik dengan jumlah energi berlebih yang berlebihan.Ketika elektron turun ke bawah, energi ekstra dilepaskan sebagai radiasi elektromagnetik dengan frekuensi yang sesuai dengan perbedaan energi antara kedua level.

Frekuensi radiasi elektromagnetik sebanding dengan energinya: semakin besar energi, semakin tinggifrekuensi.Hubungan ini dijelaskan oleh Persamaan Planck: E ' HF, di mana E adalah energi, f adalah frekuensi dan h adalah konstanta Planck, yang memiliki nilai sekitar 6.626 * 10 ^-34 Joule-detik.Panjang gelombang dapat dihitung hanya sebagai kecepatan cahaya yang dibagi dengan frekuensi.Dengan demikian, ketika elektron turun dari tingkat energi yang lebih tinggi ke lebih rendah, radiasi elektromagnetik dengan frekuensi dan panjang gelombang tetap tertentu, terkait dengan perbedaan energi, akan dipancarkan.Radiasi ini menunjukkan garis sempit pada spektrum emisi.

Setiap elemen memiliki karakteristik spektrum emisi unik yang terdiri dari serangkaian garis pada panjang gelombang tertentu.Seri spektral hidrogen berisi sejumlah garis spektral, empat di antaranya berada dalam bagian spektrum yang terlihat.Salah satunya, garis merah yang dikenal sebagai H-alpha, banyak digunakan dalam astronomi untuk mendeteksi hidrogen terionisasi dalam nebula.Garis emisi untuk hidrogen ini masing -masing dapat dianggap sebagai saluran hidrogen, tetapi istilah yang lebih biasanya mengacu pada emisi radio yang diproduksi oleh gas hidrogen dingin pada panjang gelombang 21 sentimeter.Ini karena proses fisik yang berbeda.Namun, aturan yang sama mengenai energi, frekuensi, dan panjang gelombang masih berlaku.Karena atom hidrogen terdiri dari satu proton dan satu elektron, ia dapat memiliki dua putaran ke arah yang sama atau ke arah yang berbeda.Dalam kasus sebelumnya, atom memiliki sedikit lebih banyak energi dan pada akhirnya akan turun ke keadaan energi yang lebih rendah oleh elektron yang beralih putarannya.Energi ekstra dipancarkan sebagai radiasi elektromagnetik dan karena perbedaan energi kecil, radiasi memiliki panjang gelombang yang panjang dan frekuensi rendah: masing -masing 21 sentimeter dan 1420,4 MHz.Perbedaan energi kecil juga berarti bahwa setiap atom hidrogen yang diberikan dalam keadaan putaran yang sama akan, rata-rata, membutuhkan waktu yang sangat lama mdash;beberapa juta tahun mdash;untuk jatuh ke keadaan lawan-putaran;Namun, ada begitu banyak hidrogen dingin di galaksi sehingga pada suatu waktu atom hidrogen yang cukup akan memancarkan gelombang radio 21 sentimeter untuk ini dapat dideteksi.

Garis 21 sentimeter terdeteksi pada tahun 1951 oleh Harold Ewen dan Edward Purcell.Ini terbukti sangat penting dalam astronomi radio.Sebagian besar galaksi kita disembunyikan dari pandangan oleh awan besar debu yang tidak memungkinkan cahaya dari bintang -bintang untuk melewati melaluiugh mereka.Gelombang radio, bagaimanapun, tidak terhalang oleh awan debu dan, karena ada banyak hidrogen dingin di galaksi, dimungkinkan untuk mengamati dan memetakan galaksi menggunakan emisi radio di garis hidrogen.Astronomi radio, menggunakan garis hidrogen, telah memungkinkan kami untuk menentukan ukuran, bentuk, dan struktur galaksi kami.

Garis hidrogen juga memiliki signifikansi besar untuk pencarian kecerdasan terestrial ekstra (SETI).Diperkirakan sangat mungkin bahwa peradaban yang maju secara teknologi dapat menggunakan frekuensi ini untuk mencoba berkomunikasi dengan peradaban lain.Frekuensi telah digunakan tidak hanya untuk mendengarkan pesan yang masuk, tetapi juga untuk mengirimnya.Pesawat luar angkasa perintis 10 dan 11, yang ditakdirkan untuk melayang tanpa batas melalui ruang antarbintang, mengandung plak yang menggambarkan garis hidrogen, panjang gelombangnya, frekuensinya dan fisika di belakangnya.Itu mewakili satuan pengukuran yang diyakini oleh alien yang diyakini.