الفلك

حول خطوط H $ _ alpha $ و H $ _ beta $ في أطياف الأجسام الفلكية

حول خطوط H $ _  alpha $ و H $ _  beta $ في أطياف الأجسام الفلكية

بشكل عام قد تكون هناك نسبة خطية بين الخطين.

إذا كانت H $ alpha $ قوية ، فمن الممكن أن نرى H $ _ beta $ أيضًا.

هل من الممكن أن نرى H $ _ beta $ لكن لا يمكننا رؤية H $ _ alpha $؟ في أي نوع من البيئات يمكن أن يحدث ذلك؟


في جو نجمي عادي ، حيث تنخفض درجة الحرارة مع الارتفاع ، أعتقد أن هذا غير ممكن.

ينشأ امتصاص H-alpha من $ n = 2 $ إلى $ n = 3 $ انتقال ؛ H-beta من $ n = 2 $ إلى $ n = 4 $. وبالتالي فإن كلا التحولات يخضعان لعدد الذرات في المستوى الأدنى $ n = 2 $.

يمكن كتابة معامل الامتصاص للانتقال بمصطلحات التناسب (في التوازن الديناميكي الحراري المحلي) $$ alpha_ nu propto nu B_ {lu} n_l (1 - exp [-h nu / kT]) ، $ $ حيث $ B_ {ul} $ هو معامل امتصاص أينشتاين ، و $ n_l $ هو مجتمع مستوى الطاقة الأدنى و $ nu $ هو تردد الفوتون المقابل للانتقال.

باستخدام العلاقة المعروفة بين معاملات الانبعاث والامتصاص لأينشتاين وقيم معاملات الانبعاث الموجودة هنا ، يمكننا تقدير نسبة معاملات الامتصاص لدرجة حرارة معينة.

$$ frac { alpha_ {H beta}} { alpha_ {H alpha}} = frac {g_ {n = 4}} {g_ {n = 3}} frac {A_ {H beta} } {A_ {H alpha}} left ( frac { nu _ { alpha}} { nu _ { beta}} right) ^ 2 left ( frac {1 - exp (-h nu_ { beta} / kT)} {1- exp (-h nu _ { alpha} / kT} right)، $$ حيث $ A_X $ هي معاملات انبعاث Einstein والأوزان الإحصائية $ g_n $ مُعطاة بواسطة 2n ^ 2 دولار.

وبالتالي إذا أخذنا $ nu_ alpha = 4.57 times10 ^ {14} $ Hs، $ nu _ { beta} = 6.17 times10 ^ {14} $ Hz، $ A_ {H alpha} simeq 10 ^ { 8} $ s $ ^ {- 1} $ ، $ A_ {H beta} simeq 3 times 10 ^ {7} $ s $ ^ {- 1} $ ، ثم $$ frac { alpha_ {H beta}} { alpha_ {H alpha}} = 0.29 left ( frac {1 - exp (-29642 / T)} {1 - exp (-21956 / T)} right) $$

لذلك عندما يكون $ T $ (بالكلفن) صغيرًا ، تكون النسبة حوالي 0.3. عندما يصبح $ T $ كبيرًا ، تزداد النسبة ، ولكن أعلى من $ T sim 12000 $ K ، يتأين كل الهيدروجين.

وبالتالي ، في حالة التوازن الديناميكي الحراري ، من الصعب جدًا تصنيع ظرف يكون فيه العمق البصري في خط H $ beta $ أكبر من ذلك الموجود في خط H $ alpha $.

[سأكون ممتنًا إذا تمكن أحدهم من إخباري ما إذا كانت النسبة التي حسبتها أعلاه صحيحة ، لأنني لم أجدها في أي مرجع وأحتاج إلى حلها من الصفر].


كإضافة صغيرة للإجابة الممتازة لروب جيفريز ، سألاحظ أنه ربما لا يمكنك الحصول على سيناريو "H-beta ، لكن لا H-alpha" لخطوط الانبعاث أيضًا. خطوط الانبعاث هي عكس خطوط الامتصاص ، لذلك للحصول على انبعاث H-beta بدون H-alpha ، يجب أن يكون لديك $ n = 4 $ إلى $ n = 2 $ انتقالات بدون أيضًا وجود $ n = 3 $ إلى $ n = 2 $ انتقالات. ولكن حتى لو تمكنت بطريقة سحرية من ترتيب جميع ذرات H الخاصة بك في المستوى $ n = 4 $ ، فإن بعضها قد ينتقل إلى $ n = 3 $ ، ثم إلى $ n = 2 $ ، لذلك لا يمكنك حقًا تجنب انبعاث H-alpha.

علاوة على ذلك ، فإن انقراض الغبار يكون أسوأ في الأطوال الموجية الأقصر ، لذلك يمكن أن يمنحك انقراض الغبار من حيث المبدأ مظهر انبعاث H-alpha بدون انبعاث H-beta ، ولكن ليس العكس.


شاهد الفيديو: H fonts (شهر اكتوبر 2021).