Радиолиния водорода 21 см
В 1945 г. голл. астрономом ван де Хюлстом была указана принципиальная возможность наблюдения радиоизлучения межзвездного нейтрального водорода на волне 21 см. Это излучение обусловлено сверхтонким расщеплением основного уровня энергии атома водорода (см. Уровни энергии) на два близких подуровня. Причиной расщепления явл. взаимодействие спинов ядра протона и электрона. Энергия атома при параллельном расположении спинов электрона и ядра несколько больше, чем при антипараллельном. При спонтанном изменении ориентации спина электрона на противоположную происходит испускание кванта излучения с частотой![$\nu$](http://images.astronet.ru/pubd/2003/03/31/0001188603/tex/formula0.gif)
![$\lambda$](http://images.astronet.ru/pubd/2003/03/31/0001188603/tex/formula1.gif)
Р.в. 21 см явл. эффективным средством исследования Вселенной. Более половины массы галактич. межзвездного вещества составляет нейтральный водород в основном состоянии. Его можно исследовать только по излучению в линии 21 см. Поэтому Р.в. 21 см дает очень ценные, часто уникальные, сведения о распределении нейтрального водорода в космич. пространстве.
Интенсивность издучения на волне 21 см содержит непосредств. информацию о числе атомов нейтрального водорода на луче зрения (в столбике сечением 1 см2), а частота и профиль линии дают возможность определить (см. Доплера эффект) движение водорода относительно наблюдателя. В соответствии с моделью дифференциального вращения Галактики данные о движении позволяют, в свою очередь, определить расстояние до излучающих объектов, т.е. найти распределение нейтрального водорода в Галактике.
Исследования Р.в. 21 см позволили установить, что нейтральный водород в основном
заключен в очень тонком ( 220 пк) и ровном слое около плоскости
Галактики.
Лишь по периферии, на расстояниях, превышающих 10-12 кпк, слой водорода размывается
до 1 кпк по толщине и изгибается относительно галактич. плоскости. В распределении
водорода
довольно отчетливо выделяются спиральные рукава, к-рые прослеживаются до больших
расстояний. На рис. приведен профиль Р.в. 21 см для области Лебедь X (
): отчетливо видны максимумы излучения, соответствующие отдельным
спиральным рукавам (наиболее интенсивный максимум при vr=3
км/с соответствует ближайшему к Солнцу т.н. Орионову рукаву) . Внутри рукавов нейтральный
водород распределен также неравномерно, в них выделяются вытянутые вдоль плоскости
Галактики комплексы облаков с характерными размерами
пк. Были получены также важные данные о зависимости ср. концентрации нейтрального
водорода
от галактоцентрич. расстояния и о детальном распределении водорода в отдельных галактич.
областях, в т.ч. в центре Галактики.
![]() |
Профиль радиолинии ![]() области Лебедь Х. По оси абсцисс отложена лучевая скорость (vr), по оси ординат - яркостная температура линии (Tb). |
Лит.:
Каплан С.А., Пикельнер С.Б., Физика межзвездной среды, М., 1979.
(Р.Л. Сороченко)
Р. Л. Сороченко, "Физика Космоса", 1986
Глоссарий Astronet.ru