Qual è la linea di idrogeno?
La linea di idrogeno si riferisce generalmente alle emissioni di radiofrequenza di idrogeno a gas freddo nello spazio interstellare.Ci sono grandi quantità di idrogeno che galleggiano nella nostra galassia e in altre galassie.Parte di questo gas è riscaldato dalle stelle vicine, facendolo emettere radiazioni elettromagnetiche nello spettro visibile e Mdash;In altre parole, luce.Gran parte di esso, tuttavia, è lontano da qualsiasi fonte di calore, ma è comunque rilevabile a causa del fatto che emette radiazioni elettromagnetiche a una lunghezza d'onda di 8,3 pollici (21,1 centimetri), all'interno della porzione radio dello spettro.Questa è conosciuta come la linea di 21 centimetri, o la linea di idrogeno, e la sua esistenza è stata prevista dall'astronomo olandese Hendrik van de Hulst nel 1944.
Secondo la teoria quantistica, gli elettroni in un atomo possono solo avere determinati livelli di energia fissa,senza niente in mezzo.Il livello di energia più basso è noto come "stato fondamentale".Gli elettroni possono assorbire energia, facendoli "saltare" a un livello di energia più elevato, ma prima o poi, torneranno a un livello inferiore e infine allo stato fondamentale, con il tempo impiegato inversamente proporzionale alla quantità di energia in eccesso.Quando un elettrone cade un livello di un livello, l'energia extra viene rilasciata come radiazione elettromagnetica con una frequenza che corrisponde alla differenza di energia tra i due livelli.
La frequenza della radiazione elettromagnetica è proporzionale alla sua energia: maggiore è l'energia, maggiore, maggiore è l'energia, maggiorela frequenza.Questa relazione è descritta dall'equazione di Planck: E ' HF, dove E è l'energia, F è la frequenza e H è la costante di Planck, che ha un valore di circa 6,626 * 10 -34 Joule-Seconds.La lunghezza d'onda può essere calcolata semplicemente come la velocità della luce divisa per la frequenza.Pertanto, quando un elettrone scende da un livello di energia più alto a un livello inferiore, verranno emessi radiazioni elettromagnetiche con una certa frequenza fissa e lunghezza d'onda, relative alla differenza di energia.Questa radiazione mostra come linee strette su uno spettro di emissione.
Ogni elemento ha uno spettro di emissioni caratteristico e unico costituito da una serie di linee a lunghezze d'onda specifiche.La serie spettrale idrogeno contiene una serie di linee spettrali, quattro delle quali si trovano all'interno della parte visibile dello spettro.Uno di questi, una linea rossa nota come H-alfa, è molto usata in astronomia per rilevare l'idrogeno ionizzato nelle nebulose.Queste linee di emissione per l'idrogeno possono essere considerate una linea di idrogeno, ma il termine più di solito si riferisce all'emissione radio prodotta dal gas idrogeno freddo a una lunghezza d'onda di 21 centimetri.Ciò è dovuto a un diverso processo fisico.Tuttavia, le stesse regole relative all'energia, alla frequenza e alla lunghezza d'onda si applicano ancora.
Elettroni e protoni hanno una proprietà quantistica nota come "spin" che può avere due possibili direzioni.Poiché un atomo di idrogeno è costituito da un protone e un elettrone, può avere i due giri nella stessa direzione o in direzioni diverse.Nel primo caso, l'atomo ha leggermente più energia e alla fine scenderà a uno stato di energia inferiore dallo spin.L'energia extra viene emessa come radiazione elettromagnetica e poiché la differenza di energia è piccola, la radiazione ha una lunghezza d'onda lunga e una bassa frequenza: 21 centimetri e 1420,4 MHz, rispettivamente.La piccola differenza energetica significa anche che ogni dato atomo di idrogeno nello stesso stato-spin impiegherà, in media, molto tempo mdash;diversi milioni di anni mdash;cadere in uno stato di spinte opposte;Tuttavia, c'è così tanto idrogeno freddo in una galassia che in qualsiasi momento abbastanza atomi di idrogeno emetteranno 21 centimetri ondate per questi per essere rilevabili.
La linea di 21 centimetri è stata rilevata nel 1951 da Harold Ewen ed Edward Purcell.Ha dimostrato di essere di fondamentale importanza nella radio astronomia.Gran parte della nostra galassia è nascosta alla vista da grandi nuvole di polvere che non consentono alla luce dalle stelle di passare attraversoloro.Le onde radio, tuttavia, non sono ostruite da nuvole di polvere e, poiché c'è una grande abbondanza di idrogeno freddo nella galassia, è possibile osservare e mappare la galassia usando le emissioni radio sulla linea di idrogeno.La radio astronomia, usando la linea di idrogeno, ci ha permesso di determinare le dimensioni, la forma e la struttura della nostra galassia.
La linea di idrogeno ha anche un grande significato per la ricerca di un ulteriore intelligenza terrestre (SETI).Si ritiene molto possibile che una civiltà tecnologicamente avanzata possa usare questa frequenza per tentare di comunicare con altre civiltà.La frequenza è stata utilizzata non solo per ascoltare i messaggi in arrivo, ma anche per inviarli.I veicoli spaziali Pioneer 10 e 11, che sono destinati a andare alla deriva indefinitamente attraverso lo spazio interstellare, contengono placche che raffigurano la linea di idrogeno, la sua lunghezza d'onda, la sua frequenza e la fisica dietro di essa.Rappresenta un'unità di misurazione che si ritiene che gli alieni possano capire.