A cosa serve la foresta Lyman Alpha?

La foresta di Lyman-alpha è una caratteristica interessante che si trova negli spettri di oggetti sufficientemente distanti. Questa serie di linee di assorbimento si estende su una gamma di frequenze e sono il risultato della transizione elettrone Lyman-alfa dell'idrogeno neutro tra la sorgente e l'osservatore.

Foresta di Lyman-alpha

La mia domanda è: quali informazioni possono essere raccolte sull'universo da questa caratteristica spettrale? In altre parole, quali aree di ricerca usano la foresta Lyman-alfa come strumento, invece di vederla come rumore?

spectra

— astromax
fonte

La foresta alfa di Lyman codifica la frazione neutra della densità dell'idrogeno lungo la linea di vista contorta dalla sua temperatura e Doppler spostato dalla sua peculiare velocità. Quindi ti permette di studiare tutti e tre i campi, il che è estremamente utile, ad esempio per comprendere lo stato fisico del mezzo intergalattico, la sua cinematica, la sua geometria.

— chris,

@chris Ottimo commento. Ti incoraggio a trasformare questa in una risposta.

— astromax

Secondo il web-tutorial dell'UCLA Lyman Alpha Forest (Wright, 2004), ci sono molte "nuvole" di gas tra noi e un quasar distante (come esempio) che assorbono

luce ultravioletta alla lunghezza d'onda della linea alfa di idrogeno di Lyman a una lunghezza d'onda di 122 nm.

Tuttavia, poiché le nuvole di gas hanno meno di uno spostamento verso il rosso rispetto a quello del lontano quasar, le loro linee di assorbimento sono meno spostate rispetto all'oggetto distante - un esempio di cartone animato è mostrato di seguito (dal sito web dell'UCLA):

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Ora, il significato della foresta è che rappresenta le nuvole che sono più piccole delle galassie più piccole, quindi

Possiamo vedere queste nuvole di massa molto basse solo per l'assorbimento che producono nella linea più forte dell'elemento più abbondante: Lyman alpha. Pertanto, studiando la foresta alfa di Lyman possiamo apprendere le fluttuazioni di densità nell'Universo sulle più piccole scale osservabili.

Una spiegazione simile del significato della foresta, è data da Quasars, la Lyman Alpha Forest e la Reionizzazione dell'Universo (Mortlock et al. 2011) è

i quasar come ULAS J1120 + 0641 sono luminosi e ad alto spostamento verso il rosso, il materiale intermedio con spostamento verso il rosso inferiore può assorbire parte della loro luce, lasciando impronte digitali sullo spettro finale che osserviamo sulla Terra. Poiché l'idrogeno è l'elemento più abbondante nell'universo, non dovrebbe sorprendere che lascia la firma spettrale più importante, sotto forma di una foresta di linee di assorbimento.

In particolare, di grande importanza è che Mortlock et al. (2011) affermano che

La foresta alfa di Lyman può essere usata per tracciare questa reionizzazione dell'universo.

Grazie per la risposta. Qualche dettaglio su come usarlo come misura della distanza?

— astromax,

@astromax: commento tardivo, e probabilmente lo sai ormai, ma potrebbe essere utile per i futuri lettori: poiché la lunghezza d'onda del resto di Lyα è nota (λ_r = 1216 Å), la lunghezza d'onda osservata λ_o ti dice lo spostamento verso il rosso z della nuvola responsabile di l'assorbimento (e il quasar che emette la luce); z = λ_r / λ_o - 1. Questo può essere convertito in una distanza usando una formula troppo complicata per scrivere in un commento, ma può essere trovata qui .

— pela,

Di solito, tuttavia, non siamo interessati alle singole distanze delle nuvole, ma piuttosto alla loro densità spaziale statistica in una certa distanza.

— pela,