rayonnement 21cm est un type spécifique de rayonnement électromagnétique émis par les atomes d'hydrogène neutres dans l'univers. Il se produit à une longueur d'onde de 21 centimètres, d'où le nom. Ce rayonnement est un outil crucial pour les astronomes car il leur permet de:
1. Mapper la distribution de l'hydrogène neutre:
- Puisque l'univers est principalement de l'hydrogène, le rayonnement de 21 cm agit comme un traceur pour cet élément abondant. En observant le rayonnement, les astronomes peuvent cartographier la distribution de l'hydrogène neutre dans diverses régions de l'espace, y compris les galaxies, les grappes de galaxies et même le milieu intergalactique.
2. Étudiez l'univers précoce:
- Ce rayonnement est incroyablement faible, mais il peut parcourir de grandes distances sans être absorbée. Par conséquent, il fournit des informations précieuses sur le premier univers, avant la formation des premières étoiles. Les astronomes peuvent utiliser un rayonnement de 21 cm pour étudier l'époque de la réionisation, lorsque l'univers est passé d'un état neutre à un état ionisé.
3. Enquêter sur l'évolution de la galaxie:
- En observant la ligne de 21 cm de différentes galaxies, les astronomes peuvent déterminer leurs taux de rotation, leur teneur en gaz et leur dynamique interne. Ces informations les aident à comprendre comment les galaxies se forment et évoluent avec le temps.
4. Sonde la structure à grande échelle de l'univers:
- La distribution de l'hydrogène neutre à travers l'univers révèle la toile cosmique, le réseau interconnecté de galaxies et de matière. Les observations de 21cm aident les astronomes à étudier la distribution de la matière et l'évolution de ce réseau cosmique.
Comment ça marche?
Les atomes d'hydrogène existent dans deux états d'énergie, le spin d'électrons est aligné ou anti-aligné avec la rotation du proton. Lorsqu'un électron retourne son rotation, il émet ou absorbe un photon avec une longueur d'onde de 21 cm. Cette transition se produit spontanément, faisant du rayonnement de 21 cm un outil puissant pour étudier l'hydrogène neutre.
défis et perspectives d'avenir:
- Le rayonnement de 21 cm est incroyablement faible, ce qui le rend difficile à détecter. Des radio-télescopes spécialisés et des techniques avancées de traitement du signal sont nécessaires pour son observation.
- Le premier signal de l'univers 21cm est fortement affecté par le rayonnement de premier plan à partir de diverses sources, ce qui rend difficile l'isolat. Cependant, les recherches en cours se concentrent sur le développement de nouvelles techniques pour éliminer la contamination de premier plan.
L'avenir de la cosmologie de 21 cm est brillant. Les télescopes de nouvelle génération et les techniques d'analyse des données devraient fournir des informations sans précédent sur l'univers précoce, l'évolution de la galaxie et la structure à grande échelle du cosmos.
