غابة ليمان ألفا

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
محاكاة حاسوبية لتكوين محتمل لغابة ليمان-ألفا عند z  =  3

في علم الأطياف الفلكي ، تُعرف غابة لايمان-ألفا بأنها سلسلة من خطوط الامتصاص في أطياف المجرات البعيدة والكوازارات ، تنشأ من انتقال إلكترون لايمان-ألفا لذرة الهيدروجين المتعادلة . وعندما يمر الضوء عبر سحب غازية متعددة ذات انزياحات حمراء مختلفة، تتشكل مجموعات متعددة من خطوط الامتصاص.

تظهر "غابة" خطوط الامتصاص نتيجة لنطاق التردد الواسع الذي تنبعث منه الكوازارات على الطيف الكهرومغناطيسي. [ 1 ]

تاريخ

اكتُشفت غابة لايمان-ألفا لأول مرة عام 1970 على يد عالم الفلك روجر ليندز خلال رصده للكوازار 4C 05.34 . [ 2 ] كان الكوازار 4C 05.34 أبعد جسم رُصد حتى ذلك التاريخ، ولاحظ ليندز وجود عدد كبير غير معتاد من خطوط الامتصاص في طيفه، واقترح أن معظم هذه الخطوط ناتجة عن انتقال لايمان-ألفا نفسه. [ 3 ] أكدت عمليات الرصد اللاحقة التي أجراها جون باهكال وصموئيل جولدسميث وجود خطوط الامتصاص غير المعتادة، على الرغم من أنها لم تكن حاسمة بشأن أصل هذه الخطوط. [ 4 ] لاحقًا، لوحظ أن أطياف العديد من الكوازارات الأخرى ذات الانزياح الأحمر العالي تحتوي على النظام نفسه من خطوط الامتصاص الضيقة. وكان ليندز أول من وصفها باسم "غابة لايمان-ألفا". [ 5 ] جادل يان أورت بأن خصائص الامتصاص لا تعود إلى أي تفاعلات فيزيائية داخل الكوازارات نفسها، بل إلى الامتصاص داخل سحب الغاز بين المجرات في التجمعات المجرية العملاقة. [ 6 ]

الخلفية المادية

طيف الكوازار مع امتصاصات ليمان التي تنزاح باستمرار نحو الأحمر بسبب التوسع الكوني، مما يشكل "غابة" من الخطوط.

بالنسبة لذرة الهيدروجين المتعادلة ، تتشكل الخطوط الطيفية عندما ينتقل الإلكترون بين مستويات الطاقة. وتنتج سلسلة خطوط لايمان الطيفية عن انتقال الإلكترونات بين الحالة الأرضية ومستويات الطاقة الأعلى (الحالات المثارة). ويتوافق انتقال لايمان-ألفا مع انتقال الإلكترون بين الحالة الأرضية ( n  =  1) وأول حالة مثارة ( n  =  2). ويبلغ طول موجة خط لايمان-ألفا الطيفي في المختبر (أو طول موجة الراحة) 1216 أنغستروم ، وهو يقع في الجزء فوق البنفسجي من الطيف الكهرومغناطيسي . [ 7 ] 

تنتج خطوط امتصاص لايمان-ألفا في أطياف الكوازار عن الغاز بين المجرات الذي مرّ عبره ضوء المجرة أو الكوازار. ونظرًا لاختلاف درجات انزياح سحب الهيدروجين المتعادلة في الوسط بين المجرات نحو الأحمر (بسبب اختلاف بعدها عن الأرض)، تُلاحظ خطوط امتصاصها ضمن نطاق واسع من الأطوال الموجية . وتترك كل سحابة بصمتها الخاصة على شكل خط امتصاص في موضع مختلف من الطيف المرصود .

يُستخدم كأداة في الفيزياء الفلكية

تُعدّ غابة لايمان-ألفا أداةً مهمةً لدراسة الوسط بين المجرات، ويمكن استخدامها لتحديد تردد وكثافة السحب التي تحتوي على الهيدروجين المتعادل ، بالإضافة إلى درجة حرارتها. ومن خلال البحث عن خطوط طيفية لعناصر أخرى مثل الهيليوم والكربون والسيليكون ( التي تتطابق في الانزياح الأحمر )، يمكن أيضًا دراسة وفرة العناصر الأثقل في هذه السحب. وتُظهر السحابة ذات الكثافة العمودية العالية من الهيدروجين المتعادل أجنحةً نموذجيةً مُخمّدةً حول الخط الطيفي، ويُشار إليها بنظام لايمان-ألفا المُخمّد .

بالنسبة للكوازارات عند الانزياح الأحمر العالي، يزداد عدد الخطوط في منطقة الغابة، حتى يصل الانزياح الأحمر إلى حوالي 6، حيث يوجد الكثير من الهيدروجين المتعادل في الوسط بين المجرات لدرجة أن منطقة الغابة تتحول إلى حوض غان-بيترسون . وهذا يدل على نهاية إعادة تأين الكون.

يمكن استخدام رصدات غابة لايمان-ألفا لتقييد النماذج الكونية. [ 8 ] كما يمكن استخدامها لتقييد خصائص المادة المظلمة ، مثل مقياس التدفق الحر للمادة المظلمة، والذي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بكتلة جسيمات المادة المظلمة في نماذج المادة المظلمة الحرارية المتبقية.

فيما يتعلق بنماذج تكوين المجرات، يمكن أن يتأثر تدفق خط لايمان ألفا بالرياح المجرية الناتجة عن تكوين المجرات. [ 9 ] بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يوفر تحليل خط لايمان ألفا معلومات حول وقت إعادة تأين الهيليوم (II) في الكون. [ 9 ]

عند تحليل بيانات غابة ليمان ألفا، قد يتداخل امتصاص ليمان ألفا المخفف (DLA) وخطوط الامتصاص العريضة (BAL) عند مطابقة البيانات مع الطيف المتصل. تُنتج المجرات الغنية بالهيدروجين (I) خصائص امتصاص متداخلة (DLA) في الأطياف، مما قد يعيق تحديد الشكل الطيفي الصحيح. يُعتقد أن تيارات البلازما المتأينة من قرص التراكم الخاص بالكوازار هي سبب خصائص خطوط الامتصاص العريضة (BAL). [ 10 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ إيفانوف، ميخائيل م. (2023). "لا تغفل عن الصورة الكلية بسبب التفاصيل: طيف قدرة غابة ليمان ألفا في نظرية المجال الفعال". arXiv : 2309.10133 [ astro-ph.CO ].
  2. ↑ باتريك ماكدونالد؛ أوروس سيلياك؛ سكوت بورليس؛ شليغل؛ واينبرغ؛ ديفيد شيه؛ جوب شاي؛ شنايدر؛ برينكمان (2006). "طيف قدرة غابة ليمان-ألفا من مسح سلون الرقمي للسماء". مجلة الفيزياء الفلكية، سلسلة الملاحق ، 163 (1): 80-109 . arXiv : astro-ph/0405013 . Bibcode : 2006ApJS..163...80M . doi : 10.1086/444361 . S2CID 118878555 . 
  3. ↑ ليندز، روجر (1971-03-01). "طيف خطوط الامتصاص لـ 4C 05.34" . المجلة الفيزيائية الفلكية . 164 : L73– L78. Bibcode : 1971ApJ...164L..73L . doi : 10.1086/180695 .
  4. ↑ باهكال، جون؛ صموئيل جولدسميث (15 نوفمبر 1971). "حول طيف خطوط الامتصاص لـ 4c 05.34". المجلة الفيزيائية الفلكية . 170 : 17-24 . Bibcode : 1971ApJ...170...17B . doi : 10.1086/151185 .
  5. ↑ بوربيدج، جيفري ر.؛ أديليد هيويت (ديسمبر 1994). "فهرس الكوازارات القريبة والبعيدة". سكاي آند تلسكوب . 88 (6): 32. Bibcode : 1994S & T....88...32B .
  6. ↑ بلاو، أدريان؛ مارتن شميدت (يوليو 1993). "يان هندريك أورت (1900-1992)". منشورات الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ . 105 (689): 681-685 . رمز Bibcode : 1993PASP..105..681B . doi : 10.1086/133220 .
  7. ↑ كارول، برادلي و.؛ أوستلي، ديل أ. (1996). "تفاعل الضوء والمادة". مقدمة في الفيزياء الفلكية الحديثة . نيويورك، نيويورك: شركة أديسون-ويسلي للنشر، ص 134-142 . ISBN  978-0-201-54730-6.
  8. ↑ واينبرغ، د.هـ . وآخرون (مايو 2003). "غابة ليمان-ألفا كأداة كونية". في: إس. إتش. هولت؛ سي. إس. رينولدز (محرران). ظهور البنية الكونية: المؤتمر الثالث عشر للفيزياء الفلكية . سلسلة مؤتمرات معهد الفيزياء الأمريكي. المجلد 666. الصفحات 157-169 . arXiv : astro-ph/0301186 . Bibcode : 2003AIPC..666..157W . doi : 10.1063/1.1581786 . ISBN    0-7354-0128-4. S2CID 118868536 . 
  9. 1 2 لوكيتش، زاريا؛ ستارك، كيسي دبليو. نوجنت، بيتر. وايت مارتن. ميكسين، أفيري أ؛ المجرين ، آن (2015/02/01). "غابة ليمان ألفا في عمليات المحاكاة الهيدروديناميكية الرقيقة بصريًا" . الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . 446 (4): 3697– 3724. أرخايف : 1406.6361 . دوى : 10.1093/mnras/stu2377 . ردمك 1365-2966 . 
  10. ^ راميريز بيريز، سيزار. بيريز رافولس، إجناسي؛ فونت ريبيرا، أندرو؛ عبد الكريم، ماري لين؛ ارمنغود، E.؛ باوتيستا، J .؛ بلتران، سادس؛ كابايول جارسيا، L.؛ كاي، ز. (2023). “كتالوج غابات Lyman-α من الإصدار المبكر للبيانات الطيفية للطاقة المظلمة”. أرخايف : 2306.06312 [ astro-ph.CO ].