Hvad sker der med lys, når det passerer gennem brintsky i universet?

Absorption:

* Lyman Series: Hydrogenatomer kan absorbere lys ved specifikke bølgelængder svarende til overgange af elektroner fra jordtilstanden (n =1) til højere energiniveau (n =2, 3, 4 osv.). Denne absorption er især stærk for Lyman-Alpha-linjen (n =1 til n =2), som har en bølgelængde på 121,6 nanometer (UV). Denne absorption er grunden til, at universet forekommer uigennemsigtigt for UV -stråling ved rødskift over ca. 10.

* Andre serier: Absorption kan også forekomme for andre serier af overgange, såsom Balmer -serien (n =2 til højere niveauer), men disse linjer er typisk svagere, da de kræver, at brintatomet først er i en ophidset tilstand.

Emission:

* rekombination: Når et brintatom absorberer en foton, springer dens elektron til et højere energiniveau. Det kan derefter spontant vende tilbage til et lavere energiniveau og udsende en foton med en bestemt bølgelængde. Denne proces kaldes rekombination.

* Kollisions excitation: Kollisioner mellem hydrogenatomer eller andre partikler kan også begejstre elektroner til højere energiniveau, efterfulgt af emission af fotoner, når de vender tilbage til lavere niveauer.

Spredning:

* Thomson Spredning: Dette er spredningen af ​​lys ved frie elektroner. Det er vigtigst ved høje temperaturer og lave tætheder, hvor brintet ioniseres.

* Rayleigh -spredning: Dette er spredningen af ​​lys med molekyler, inklusive neutralt brint. Det er vigtigst ved lave temperaturer og densiteter.

Effekter på observation:

* spektrale linjer: Absorptionen og emissionen af ​​lys ved brintskyer skaber forskellige spektrale linjer, der kan observeres med teleskoper. Disse linjer giver information om skyens sammensætning, temperatur og densitet.

* rødme: Spredningen af ​​lys ved støvkorn inden i brintskyer kan få lyset til at blive rødere, et fænomen kendt som rødme.

* opacitet: Absorptionen og spredningen af ​​lys ved brintskyer gør skyerne uigennemsigtige for visse lysbølgelængder.

De specifikke processer, der dominerer, afhænger af egenskaberne ved brintskyen og lyset, der passerer gennem den. For eksempel vil tætte, kolde skyer primært absorbere Lyman-Alpha-stråling, mens varme, ioniserede skyer vil sprede lys mere effektivt.

At forstå, hvordan lys interagerer med brintskyer, er afgørende for at studere det tidlige univers, dannelsen af ​​stjerner og galakser og fordelingen af ​​stof i kosmos.