Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Астрономиялық спектроскопиялық термин. Астрономиялық спектроскопияда Лайман-альфа орманы – алыс галактикалар мен квазарлардың спектріндегі, бейтарап сутек атомының Лайман-альфа электрондық өтуінен пайда болатын сіңіру сызықтарының тізбегі. Жарық әртүрлі қызыл жылжулы бірнеше газ бұлттарынан өтетін кезде көптеген сіңіру сызықтары қалыптасады.
Astronomical spectroscopic term
In astronomical spectroscopy, the Lyman alpha forest is a series of absorption lines in the spectra of distant galaxies and quasars arising from the Lyman alpha electron transition of the neutral hydrogen atom. As the light travels through multiple gas clouds with different redshifts, multiple absorption lines are formed.
Тарих
Лайман-альфа орман алғаш рет 1970 жылы астроном Роджер Линдс 4C 05.34 квазарын бақылау кезінде ашқан. 4C 05.34 квазары сол кезге дейін байқалған ең алыс объекті болды, және Линдс оның спектріндегі қалыптыдан көп сіңіру сызықтарын байқап, осы сызықтардың көпшілігі бірдей Лайман-альфа өтуіне байланысты деген болжам жасады. Джон Бахалл мен Сэмюэл Голдсмиттің қосымша бақылаулары осы ерекше сіңіру сызықтарының бар екенін растады, бірақ сызықтардың пайда болуына қатысты нақты дәлелдер жеткіліксіз болды. Кейіннен, көптеген басқа жоғары қызыл жылжулы квазарлардың спектрлерінде де осыған ұқсас тар сіңіру сызықтарының жүйесі табылды. Лайндс оларды алғаш рет "Лайман-альфа орман" деп атады. Ян Оорт бұл сіңіру белгілері квазарлардың ішіндегі физикалық әрекеттесулерге емес, суперкластерлердегі галактикааралық газ бұлттарындағы сіңіруге байланысты деген пікірді келтірді.
The Lyman alpha forest was first discovered in 1970 by astronomer Roger Lynds in an observation of the quasar 4C 05.34. Quasar 4C 05.34 was the farthest object observed to that date, and Lynds noted an unusually large number of absorption lines in its spectrum and suggested that most of the absorption lines were all due to the same Lyman alpha transition. Follow up observations by John Bahcall and Samuel Goldsmith confirmed the presence of the unusual absorption lines, though they were less conclusive about the origin of the lines. Subsequently, the spectra of many other high redshift quasars were observed to have the same system of narrow absorption lines. Lynds was the first to describe them as the "Lyman alpha forest". Jan Oort argued that the absorption features are due not to any physical interactions within the quasars themselves, but to absorption inside clouds of intergalactic gas in superclusters.
Физикалық жағдайы
Бейтарап сутек атомы үшін спектрлік сызықтар электронның энергия деңгейлері арасында өтуі кезінде пайда болады. Лайман сериясы спектрлік сызықтары электрондардың негізгі күйден жоғары энергия деңгейлеріне (қозу күйлеріне) өтуі нәтижесінде туындайды. Лайман-альфа өтуі электронның негізгі күйінен (n = 1) бірінші қозу күйіне (n = 2) өтуіне сәйкес келеді. Лайман-альфа спектрлік сызығының зертханадағы толқын ұзындығы (немесе тыныштық толқын ұзындығы) 1216 Å құрайды, бұл электромагниттік спектрдің ультракөк сәуле бөлігіне жатады. Квазар спектріндегі Лайман-альфа сіңіру сызықтары галактикалар аралық кеңістіктегі газ арқылы, осы газ арқылы галактика немесе квазардың жарығы өтетін кезде пайда болады. Галактикалар аралық ортадағы бейтарап сутек бұлттары әртүрлі қызыл жылжу дәрежелерінде болатындықтан (Жерден әртүрлі қашықтықта орналасқандықтан), олардың сіңіру сызықтары толқын ұзындығының әртүрлі диапазонында байқалады. Әрбір бұлт байқалатын спектрдің әртүрлі нүктесінде сіңіру сызығы түрінде өзінің із қалдырады.
For a neutral hydrogen atom, spectral lines are formed when an electron transitions between energy levels. The Lyman series of spectral lines are produced by electrons transitioning between the ground state and higher energy levels (excited states). The Lyman alpha transition corresponds to an electron transitioning between the ground state (n = 1) and the first excited state (n = 2). The Lyman alpha spectral line has a laboratory wavelength (or rest wavelength) of 1216 Å, which is in the ultraviolet portion of the electromagnetic spectrum. The Lyman alpha absorption lines in the quasar spectra result from intergalactic gas through which the galaxy or quasar's light has traveled. Since neutral hydrogen clouds in the intergalactic medium are at different degrees of redshift (due to their varying distance from Earth), their absorption lines are observed at a range of wavelengths. Each individual cloud leaves its fingerprint as an absorption line at a different position in the observed spectrum.
Астрофизикада құрал ретінде қолдану
Лайман-альфа орманы галактикааралық ортаны зерттеудің маңызды құралы болып табылады және бейтарап сутектің бұлттарының жиілігі мен тығыздығын, сондай-ақ олардың температурасын анықтауға мүмкіндік береді. Гелий, көміртек және кремний сияқты басқа элементтерден шығатын сызықтарды (қызыл жылжуға сәйкес келіп) іздеу арқылы бұлттардағы ауыр элементтердің мөлшерін де зерттеуге болады. Бейтарап сутегінің жоғары бағаны тығыздығына ие бұлт сызықтың айналасында әдеттегідей сөну қанаттарын көрсетеді және бұл тозушы Лайман-альфа жүйесі деп аталады. Жоғары қызыл жылжудағы квазарлар үшін ормандағы сызықтардың саны артады, шамамен 6 қызыл жылжуға дейін, онда галактикааралық ортада бейтарап сутек мөлшері тым көп болады, нәтижесінде орман Гунн-Петерсон ойысына айналады. Бұл ғаламның қайта ионизациясының аяқталғанын көрсетеді. Лайман-альфа орманының байқаулары космологиялық модельдерді шектеу үшін қолданылуы мүмкін. Олар сондай-ақ қара материяның қасиеттерін, мысалы, қара материяның еркін таралу масштабын шектеу үшін де қолданылуы мүмкін, бұл термиялық қалдық қара материя модельдері үшін қара материя бөлшегінің массасымен тығыз байланысты.
The Lyman alpha forest is an important probe of the intergalactic medium and can be used to determine the frequency and density of clouds containing neutral hydrogen, as well as their temperature. Searching for lines from other elements like helium, carbon and silicon (matching in redshift), the abundance of heavier elements in the clouds can also be studied. A cloud with a high column density of neutral hydrogen will show typical damping wings around the line and is referred to as a damped Lyman alpha system. For quasars at higher redshift the number of lines in the forest is higher, until at a redshift of about 6, where there is so much neutral hydrogen in the intergalactic medium that the forest turns into a Gunn–Peterson trough. This shows the end of the reionization of the universe. The Lyman alpha forest observations can be used to constrain cosmological models. They can also be used to constrain the properties of dark matter, such as the dark matter free streaming scale, which for thermal relic dark matter models is closely related to the dark matter particle mass.