P_E_T_E_R
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(1) Zum Verständnis: was ist eigentlich diese berühmte 21 cm Wasserstofflinie?
Die 21 cm Linie des neutralen Wasserstoffatoms spielt ja in der Radioastronomie eine ganz prominente Rolle. Dabei handelt es sich um einen sog. Hyperfeinübergang mit einem sehr geringen Niveauunterschied von nur 5,87 μeV, bei dem der Spin des Elektrons gegenüber dem des Protons von einer parallelen Ausrichtung zu einer anti-parallelen umklappt:
21 cm Wasserstofflinie
Im quantenmechanischen Jargon spricht man von einem verbotenen Übergang mit einer sehr geringen Übergangswahrscheinlichkeit von 3 x 10^-15/s entsprechend einer Lebensdauer von etwa 10 Millionen Jahren! Unter Laborbedingungen ist ein so seltener spontaner Übergang deshalb praktisch gar nicht beobachtbar.
Er wurde zuerst in den Dreißiger Jahren als zunächst unerklärliches Rauschen in großen Radioantennen beobachtet. Dass es sich dabei um Radioemissionen von neutralen Wasserstoffwolken in der Milchstraße handelt, wurde erst 1951 von Edward Purcell geklärt. Seitdem spielt die Untersuchung der 21 cm Wasserstofflinie eine prominente Rolle in der Radioastronomie.
Dass dieser seltene Übergang im interstellaren Raum dennoch so prominent ist, hat zwei Gründe. Dort begegnen sich atomare Wasserstoffatome wegen der geringen Dichte dieser Wasserstoffwolken so selten, dass sie in diesem atomaren Zustand über Jahrmillionen existieren können, ohne Gefahr zu laufen bei Zusammenstößen mit ihresgleichen zu molekularem Wasserstoff zu rekombinieren, wie das bei höherer Dichte passieren würde. Zum anderen bewirkt die riesige Menge von Wasserstoffatomen in diesen interstellaren Wolken einen Akkumulationseffekt. Wenn nämlich ein einzelnes Wasserstoffatom 10 Millionen Jahre für einen solchen Spinflip braucht, so passiert das bei 10^15 Atomen schon in weniger als einer Sekunde.
Mit der Erfindung vom Wasserstoff Maser gelang es dann auch im Labor mit der 21 cm Linie zu experimentieren, aber dabei handelt es sich dann nicht mehr um spontane, sondern um stimulierte Übergänge.
(2) Nach dieser etwas ausführlichen Einleitung nun zur aktuellen News:
MPI Pressemitteilung
HI4PI Abstract
HI4PI: a full-sky Hi survey based on EBHIS and GASS (full paper - 14,6 MB)
Youtube Radiokarte des gesamten Himmels im Licht der Wasserstofflinie HI
Credit: HI4PI-Kollaboration
Die 21 cm Linie des neutralen Wasserstoffatoms spielt ja in der Radioastronomie eine ganz prominente Rolle. Dabei handelt es sich um einen sog. Hyperfeinübergang mit einem sehr geringen Niveauunterschied von nur 5,87 μeV, bei dem der Spin des Elektrons gegenüber dem des Protons von einer parallelen Ausrichtung zu einer anti-parallelen umklappt:
21 cm Wasserstofflinie
Im quantenmechanischen Jargon spricht man von einem verbotenen Übergang mit einer sehr geringen Übergangswahrscheinlichkeit von 3 x 10^-15/s entsprechend einer Lebensdauer von etwa 10 Millionen Jahren! Unter Laborbedingungen ist ein so seltener spontaner Übergang deshalb praktisch gar nicht beobachtbar.
Er wurde zuerst in den Dreißiger Jahren als zunächst unerklärliches Rauschen in großen Radioantennen beobachtet. Dass es sich dabei um Radioemissionen von neutralen Wasserstoffwolken in der Milchstraße handelt, wurde erst 1951 von Edward Purcell geklärt. Seitdem spielt die Untersuchung der 21 cm Wasserstofflinie eine prominente Rolle in der Radioastronomie.
Dass dieser seltene Übergang im interstellaren Raum dennoch so prominent ist, hat zwei Gründe. Dort begegnen sich atomare Wasserstoffatome wegen der geringen Dichte dieser Wasserstoffwolken so selten, dass sie in diesem atomaren Zustand über Jahrmillionen existieren können, ohne Gefahr zu laufen bei Zusammenstößen mit ihresgleichen zu molekularem Wasserstoff zu rekombinieren, wie das bei höherer Dichte passieren würde. Zum anderen bewirkt die riesige Menge von Wasserstoffatomen in diesen interstellaren Wolken einen Akkumulationseffekt. Wenn nämlich ein einzelnes Wasserstoffatom 10 Millionen Jahre für einen solchen Spinflip braucht, so passiert das bei 10^15 Atomen schon in weniger als einer Sekunde.
Mit der Erfindung vom Wasserstoff Maser gelang es dann auch im Labor mit der 21 cm Linie zu experimentieren, aber dabei handelt es sich dann nicht mehr um spontane, sondern um stimulierte Übergänge.
(2) Nach dieser etwas ausführlichen Einleitung nun zur aktuellen News:
MPI Pressemitteilung
HI4PI Abstract
HI4PI: a full-sky Hi survey based on EBHIS and GASS (full paper - 14,6 MB)
Youtube Radiokarte des gesamten Himmels im Licht der Wasserstofflinie HI
Credit: HI4PI-Kollaboration
