Когда электрон перескакивает с более высокого уровня на более низкий уровень, испускается фотон. Это видно как эмиссионная линия. Но что такое линия рекомбинации? Я нашел их похожими. Не могли бы вы сказать мне, в чем разница между этими двумя?
Линия рекомбинации является частным случаем линии излучения.
Линия излучения — это любая спектральная особенность, которая возвышается над континуумом , т. е. над средней амплитудой спектра (в некотором диапазоне длин волн), и обусловлена атомными переходами (где «атомные» включают атомы в молекулах и пылинках, а «переходы» может быть электронным, вибрационным или вращательным).
Эти переходы могут возникать в результате поглощения света или столкновений атома с другой частицей. В астрофизике этой другой частицей обычно будет свободный электрон, так как он намного быстрее атома. Поглощение энергии переводит атом в возбужденное состояние, а когда атом девозбуждается, испускается фотон.
Рекомбинация — это процесс «захвата» свободного электрона атомом, которому недостает электрона, т. е. иону . Ион, в свою очередь, был произведен ранее путем ионизации каким-либо высокоэнергетическим процессом, например, ионизирующим фотоном или сильным столкновением. Разница между кинетической энергией электрона до столкновения и энергией состояния, в которое он переходит, излучается в виде фотона.
Электрон может сразу перейти в основное состояние, и в этом случае будет произведен еще один ионизирующий фотон. Но он также может перейти в промежуточное состояние, испустив фотон с более низкой энергией. Тогда электрон находится в возбужденном состоянии, из которого он вскоре девозбуждается, возможно, через несколько уровней, пока не достигнет основного состояния. Этот процесс называется каскадированием .
Фотоны, испускаемые во время этого каскада, называются рекомбинационными линиями.
Вблизи очень горячих звезд (звезды O и B), которые производят много ионизирующих фотонов (континуум Лаймана; LyC), у вас будет область ионизации нейтрального газообразного водорода (HI). Временные рамки рекомбинации в этих областях довольно малы, поэтому LyC «почти сразу» перерабатывается в линии рекомбинации.
Квантовая механика говорит вам о вероятности оказаться в различных состояниях, и оказывается, что, например, для каждого фотона LyC вы получаете примерно 0,68 Лаймана. фотоны (с небольшой зависимостью от температуры), т.е. фотоны, испускаемые ложным электроном, когда он переходит в первое возбужденное основное состояние. С точки зрения энергии это составляет ~ 1/3 от общей мощности.
Это на самом деле довольно удивительно: это означает, что 1/3 всего континуума фотонов с большей энергией, чем 13,6 эВ, необходимых для ионизации водорода, преобразуется в одну линию излучения! По этой причине галактики — в особенности молодые галактики, в которых до сих пор находится много горячих звезд — часто довольно ярко светятся в Лаймане. ; иногда даже только в Лимане .
Линии излучения связаны с линиями поглощения : в первом случае у вас есть континуум света (например, от тепловых процессов) с некоторым физическим процессом, «добавляющим» дополнительный свет к общему спектру. В последнем случае у вас есть тот же самый физический процесс удаления света из континуума.
Например, если вы наблюдаете (неионизирующий) источник через облако HI, вы увидите линии поглощения на длинах волн, соответствующих различным переходам нейтрального водорода. Если бы вы могли наблюдать то же облако под другим углом, вы бы увидели эмиссионные линии на тех же длинах волн.
номер пользователя