Dòng hydro là gì?

Dòng hydro thường đề cập đến khí thải tần số vô tuyến của khí hydro lạnh trong không gian giữa các vì sao.Có một lượng lớn hydro nổi xung quanh trong thiên hà của chúng ta và trong các thiên hà khác.Một số khí này được làm nóng bởi các ngôi sao gần đó, khiến nó phát ra bức xạ điện từ trong phổ mdash có thể nhìn thấy;Nói cách khác, ánh sáng.Tuy nhiên, phần lớn nó khác xa với bất kỳ nguồn nhiệt nào, nhưng vẫn có thể phát hiện được do thực tế là nó phát ra bức xạ điện từ ở bước sóng 8,3 inch (21,1 cm), trong phần radio của quang phổ.Điều này được gọi là dòng 21 cm, hoặc dòng hydro, và sự tồn tại của nó được dự đoán bởi nhà thiên văn học Hà Lan Hendrik van de Hulst vào năm 1944. Theo lý thuyết lượng tử, các electron trong một nguyên tử chỉ có thể có mức năng lượng cố định nhất định,không có gì ở giữa.Mức năng lượng thấp nhất được gọi là trạng thái cơ bản của người Viking.Các electron có thể hấp thụ năng lượng, khiến chúng phải nhảy lên mức năng lượng cao hơn, nhưng sớm hay muộn, chúng sẽ rơi trở lại mức thấp hơn và cuối cùng là trạng thái cơ bản, với thời gian có tỷ lệ nghịch với lượng năng lượng dư thừa.Khi một electron giảm xuống mức, năng lượng bổ sung được giải phóng dưới dạng bức xạ điện từ với tần số tương ứng với chênh lệch năng lượng giữa hai mức.tần số.Mối quan hệ này được mô tả bởi phương trình Planck,: E ' Hf, trong đó E là năng lượng, F là tần số và h là hằng số Planck, có giá trị khoảng 6,626 * 10

-34 joule-giây.Bước sóng có thể được tính toán chỉ đơn giản là tốc độ ánh sáng chia cho tần số.Do đó, khi một electron giảm từ mức năng lượng cao hơn xuống mức năng lượng thấp hơn, bức xạ điện từ với một tần số và bước sóng cố định nhất định, liên quan đến sự khác biệt về năng lượng, sẽ được phát ra.Bức xạ này cho thấy dưới dạng các đường hẹp trên phổ phát xạ. Mỗi phần tử có phổ phát xạ đặc trưng, độc đáo bao gồm một loạt các đường ở các bước sóng cụ thể.Chuỗi phổ hydro chứa một số dòng phổ, bốn trong số đó nằm trong phần có thể nhìn thấy của phổ.Một trong số đó, một đường màu đỏ được gọi là H-alpha, được sử dụng nhiều trong thiên văn học để phát hiện hydro bị ion hóa trong tinh vân.Các đường phát xạ này cho hydro có thể được coi là một dòng hydro, nhưng thuật ngữ thường đề cập đến sự phát xạ radio được tạo ra bởi khí hydro lạnh ở bước sóng 21 cm.Điều này là do một quá trình vật lý khác nhau.Tuy nhiên, các quy tắc tương tự liên quan đến năng lượng, tần số và bước sóng vẫn được áp dụng, tuy nhiên.Vì một nguyên tử hydro bao gồm một proton và một electron, nó có thể có hai spin theo cùng một hướng hoặc theo các hướng khác nhau.Trong trường hợp trước, nguyên tử có nhiều năng lượng hơn một chút và cuối cùng sẽ giảm xuống trạng thái năng lượng thấp hơn bằng cách chuyển đổi điện tử.Năng lượng phụ được phát ra dưới dạng bức xạ điện từ và do chênh lệch năng lượng nhỏ, bức xạ có bước sóng dài và tần số thấp: 21 cm và 1420,4 MHz, tương ứng.Sự khác biệt năng lượng nhỏ cũng có nghĩa là bất kỳ nguyên tử hydro nhất định nào ở trạng thái tương tự, trung bình, sẽ mất một thời gian rất dài mdash;vài triệu năm mdash;để rơi xuống trạng thái quay ngược đối diện;Tuy nhiên, có rất nhiều hydro lạnh trong một thiên hà đến nỗi tại một thời gian đủ các nguyên tử hydro sẽ phát ra sóng vô tuyến 21 cm để có thể phát hiện được. Dòng 21 cm được phát hiện vào năm 1951 bởi Harold Ewen và Edward Purcell.Nó đã được chứng minh là có tầm quan trọng quan trọng trong thiên văn phát thanh.Phần lớn thiên hà của chúng ta bị che giấu khỏi tầm nhìn bởi những đám mây bụi lớn không cho phép ánh sáng từ các ngôi sao đi quaugh họ.Tuy nhiên, sóng vô tuyến không bị cản trở bởi các đám mây bụi và, vì có rất nhiều hydro lạnh trong thiên hà, có thể quan sát và ánh xạ thiên hà bằng cách sử dụng phát thải radio ở dòng hydro.Thiên văn học vô tuyến, sử dụng dòng hydro, đã cho phép chúng tôi xác định kích thước, hình dạng và cấu trúc của thiên hà của chúng tôi. Dòng hydro cũng có ý nghĩa lớn đối với việc tìm kiếm trí thông minh trên mặt đất (SETI).Người ta cho rằng một nền văn minh công nghệ tiên tiến có thể sử dụng tần số này để cố gắng giao tiếp với các nền văn minh khác.Tần suất đã được sử dụng không chỉ để nghe các tin nhắn đến mà còn gửi chúng.Tàu vũ trụ Tiên phong 10 và 11, được định sẵn để trôi dạt vô thời hạn qua không gian giữa các vì sao, chứa các mảng mô tả đường hydro, bước sóng, tần số và vật lý của nó đằng sau nó.Nó đại diện cho một đơn vị đo lường mà người ngoài hành tinh có thể hiểu được.