¿Para qué se utiliza el bosque Lyman Alpha?

El bosque Lyman-alpha es una característica interesante que se encuentra en los espectros de objetos suficientemente distantes. Esta serie de líneas de absorción se extiende sobre un rango de frecuencias y son el resultado de la transición de electrones Lyman-alfa de hidrógeno neutro entre la fuente y el observador.

Bosque Lyman-alpha

Mi pregunta es: ¿Qué información se puede obtener sobre el universo a partir de esta característica espectral? En otras palabras, ¿qué áreas de investigación usan el bosque Lyman-alpha como herramienta, en lugar de verlo como ruido?

spectra

— astromax
fuente

El bosque alfa de Lyman codifica la fracción neutra de la densidad del hidrógeno a lo largo de la línea de visión convolucionada por su temperatura y Doppler desplazado por su velocidad peculiar. Por lo tanto, le permite estudiar los tres campos, lo cual es extremadamente útil, por ejemplo, para comprender el estado físico del medio intergaláctico, su cinemática, su geometría.

— Chris

@chris Gran comentario. Te animo a que hagas de esto una respuesta.

— astromax

Según el tutorial web de UCLA, Lyman Alpha Forest (Wright, 2004), hay muchas 'nubes' de gas entre nosotros y un quásar distante (como ejemplo) que absorben

luz ultravioleta en la longitud de onda de la línea alfa de hidrógeno Lyman a una longitud de onda de 122 nm.

Sin embargo, como las nubes de gas tienen un desplazamiento hacia el rojo menor que el del quásar distante, entonces sus líneas de absorción están menos desplazadas hacia el rojo que el objeto distante; a continuación se muestra un ejemplo de dibujos animados (del sitio web de UCLA):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Ahora, la importancia del bosque es que representa nubes que son más pequeñas que las galaxias más pequeñas, por lo tanto

Solo podemos ver estas nubes de muy baja masa por la absorción que producen en la línea más fuerte del elemento más abundante: Lyman alpha. Por lo tanto, al estudiar el bosque alfa de Lyman podemos aprender sobre las fluctuaciones de densidad en el Universo en las escalas más pequeñas observables.

Quasars, el Bosque Alfa Lyman y la Reionización del Universo (Mortlock et al. 2011) ofrecen una explicación similar de la importancia del bosque .

los quásares como ULAS J1120 + 0641 son brillantes y con un desplazamiento hacia el rojo alto, el material que interviene en el desplazamiento hacia el rojo más bajo puede absorber parte de su luz, dejando huellas digitales en el espectro final que observamos en la Tierra. Como el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, no debería sorprendernos que deje la firma espectral más prominente, en forma de un bosque de líneas de absorción.

Específicamente, de gran importancia es que Mortlock et al. (2011) afirman que

El bosque alfa de Lyman se puede utilizar para rastrear esta reionización del universo.

Gracias por la respuesta. ¿Algún detalle sobre cómo usarlo como medida de distancia?

— astromax

@astromax: Comentario tardío, y probablemente ya lo sepa, pero puede ser útil para futuros lectores: dado que se conoce la longitud de onda restante de Lyα (λ_r = 1216 Å), la longitud de onda observada λ_o le indica el desplazamiento al rojo z de la nube responsable de la absorción (y el cuásar que emite la luz); z = λ_r / λ_o - 1. Esto se puede convertir en una distancia usando una fórmula que es demasiado complicada para escribir en un comentario, pero se puede encontrar aquí .

— pela

Sin embargo, generalmente no estamos interesados en distancias de nubes individuales, sino en su densidad espacial estadística en algún rango de distancia.

— pela