Para que é usada a floresta Lyman Alpha?

A floresta Lyman-alfa é uma característica interessante encontrada nos espectros de objetos suficientemente distantes. Essa série de linhas de absorção se estende por uma faixa de frequências e é o resultado da transição eletrônica de Lyman-alfa de hidrogênio neutro entre a fonte e o observador.

Floresta de Lyman-alfa

Minha pergunta é: que informações podem ser coletadas sobre o universo a partir desse recurso espectral? Em outras palavras, quais áreas de pesquisa usam a floresta Lyman-alfa como uma ferramenta, em vez de vê-la como ruído?

spectra

— astromax
fonte

A floresta alfa de Lyman codifica a fração neutra da densidade do hidrogênio ao longo da linha de visão convolvida por sua temperatura e o Doppler alterado por sua velocidade peculiar. Portanto, ele permite que você estude todos os três campos, o que é extremamente útil, por exemplo, para entender o estado físico do meio intergaláctico, sua cinemática e sua geometria.

— chris

@chris Ótimo comentário. Eu encorajo você a fazer disso uma resposta.

— astromax

De acordo com o tutorial da UCLA na Web Lyman Alpha Forest (Wright, 2004), existem muitas 'nuvens' de gás entre nós e um quasar distante (como exemplo) que absorve

luz ultravioleta no comprimento de onda da linha alfa de Lyman de hidrogênio no comprimento de onda de 122 nm.

No entanto, como as nuvens de gás têm menos desvio para o vermelho do que o quasar distante, suas linhas de absorção são menos alteradas para o vermelho do que o objeto distante - um exemplo de desenho animado é mostrado abaixo (no site da UCLA):

insira a descrição da imagem aqui

Agora, o significado da floresta é que ela representa nuvens menores que as menores galáxias, portanto

Só podemos ver essas nuvens de massa muito baixa pela absorção que elas produzem na linha mais forte do elemento mais abundante: alfa de Lyman. Assim, estudando a floresta alfa de Lyman, podemos aprender sobre as flutuações de densidade no Universo nas menores escalas observáveis.

Uma explicação semelhante sobre o significado da floresta é dada por Quasars, a Lyman Alpha Forest e a Reionização do Universo (Mortlock et al. 2011).

quasares como ULAS J1120 + 0641 são brilhantes e, com alto desvio para o vermelho, o material intermediário com menor desvio para o vermelho pode absorver parte da luz, deixando impressões digitais no espectro final que observamos na Terra. Como o hidrogênio é o elemento mais abundante no universo, não é de surpreender que deixe a assinatura espectral mais proeminente, na forma de uma floresta de linhas de absorção.

Especificamente, de grande importância é que Mortlock et al. (2011) afirmam que

A floresta alfa de Lyman pode ser usada para rastrear essa reionização do universo.

Obrigado pela resposta. Alguma especificidade sobre como usá-lo como uma medição de distância?

— astromax

@astromax: comentário tardio, e provavelmente você já deve saber agora, mas pode ser útil para futuros leitores: Como o comprimento de onda restante de Lyα é conhecido (λ_r = 1216 Å), o comprimento de onda observado λ_o indica o desvio para o vermelho z da nuvem responsável por a absorção (e o quasar que emite a luz); z = λ_r / λ_o - 1. Isso pode ser convertido em uma distância usando uma fórmula que é muito complicada para escrever em um comentário, mas pode ser encontrada aqui .

— Pela

Geralmente, porém, não estamos interessados em distâncias individuais da nuvem, mas em sua densidade espacial espacial em algum intervalo de distância.

— Pela