Warum sind die verbotenen Linien von [OIII],[NII] und [SII],[OII] empfindlich gegenüber Elektronentemperatur bzw. Elektronendichte?

Ich versuche, das Thema "Metallizitätsschätzungen" zu verstehen, entweder HII-Regionen oder planetarische Nebel. Für letzteres muss die Elektronentemperatur (und -dichte) bekannt sein. Ich studiere den Formalismus von Osterbrock.

Ich weiß zum Beispiel, dass man mit den Zeilen [OIII]4363 und [OIII]5007 die Elektronentemperatur berechnen kann. Auf die gleiche Weise liefert das Verhältnis zwischen [OII]3729 und [OII]3726 eine Schätzung der elektronischen Dichte.

Tatsächlich weiß ich auch, dass im Fall von [OIII] seine metastabilen angeregten Zustände relativ getrennt sind. Im Fall von [OII] liegen solche metastabilen angeregten Zustände sehr nahe beieinander. Eine solche Trennung in den metastabilen angeregten Zuständen ist entscheidend für die Berechnung der Temperatur und Dichte.

Mein Punkt ist, dass ich nicht verstehe, warum diese Trennung aus physikalischer Sicht wichtig ist. Warum kann das Verhältnis zwischen diesen Linien solche Eigenschaften abschätzen?

Sie können Beispiele dafür, worüber ich spreche, in den Abschnitten "Elektronische Dichte" und "Elektronische Temperatur" dieses Links überprüfen: http://www.astronomie-amateur.fr/feuilles/Spectroscopie/NGC2392.html

Ich hoffe, mich verständlich zu machen.

Vielen Dank für Ihre Hilfe.

Bitte geben Sie (verknüpfbare) Verweise auf die Berechnungen an, von denen Sie sagen, dass sie möglich sind. Auf diese Weise können wir vielleicht zeigen, wie die thermodynamischen Eigenschaften zu späteren Schlussfolgerungen führen.
Überprüfen Sie die Gleichung von Saha: en.wikipedia.org/wiki/Saha_ionization_equation

Antworten (1)

Verbotene Linien wie diese entstehen in dünnen Gasen, wo eine Stoßentregung unwahrscheinlich ist. Verbotene Linien werden durch Kollisionsentregung "gelöscht", wenn die Dichten Niveaus erreichen, die von der detaillierten Quantenphysik jedes Übergangs abhängen (dh für jede Linie/Übergang unterschiedlich).

Wenn Sie das Verhältnis eines Linienpaars bei Dichten untersuchen, die deutlich unter ihren "Löschschwellen" liegen, hängt das Verhältnis nur von der relativen Besetzung ihrer oberen Ebenen ab, die wiederum von der Temperatur abhängt, aber unempfindlich gegenüber der Dichte ist.

Wenn Sie andererseits ein Linienpaar mit sehr ähnlichen oberen Energieniveaus wählen, ist das Verhältnis temperaturunempfindlich. Wenn sich jedoch ein Übergang um oder sogar über seiner "Löschschwelle" befindet, wird das Verhältnis sehr empfindlich gegenüber der Dichte.

Warum sind die verbotenen Linien von [OIII],[NII] und [SII],[OII] empfindlich gegenüber Elektronentemperatur bzw. Elektronendichte?
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