Wenn ein Elektron von einer höheren Ebene auf eine niedrigere Ebene springt, wird ein Photon emittiert. Dies wird als Emissionslinie angesehen. Aber was genau ist eine Rekombinationslinie? Ich fand sie ähnlich. Können Sie mir bitte sagen, was der Unterschied zwischen diesen beiden ist?
Eine Rekombinationslinie ist ein Sonderfall einer Emissionslinie.
Eine Emissionslinie ist jedes spektrale Merkmal, das sich über das Kontinuum erhebt – dh die durchschnittliche Amplitude des Spektrums (in einem bestimmten Wellenlängenbereich) – und auf atomare Übergänge zurückzuführen ist (wobei „atomar“ Atome in Molekülen und Staubkörnern umfasst und „Übergänge“ kann elektronisch, vibrierend oder rotierend sein).
Diese Übergänge können durch Absorption von Licht oder Kollisionen eines Atoms mit einem anderen Teilchen entstehen. In der Astrophysik wird dieses andere Teilchen normalerweise ein freies Elektron sein, da diese viel schneller sind als Atome. Die Absorption von Energie versetzt das Atom in einen angeregten Zustand, und wenn das Atom entregt wird, wird ein Photon emittiert.
Rekombination ist der Vorgang, bei dem ein freies Elektron von einem Atom, dem ein Elektron fehlt, also einem Ion , "eingefangen" wird . Das Ion wiederum wurde vorher erzeugt, indem es durch einen hochenergetischen Prozess ionisiert wurde, z. B. ein ionisierendes Photon oder eine heftige Kollision. Die Differenz zwischen der kinetischen Energie des Elektrons vor der Begegnung und der Energie des Zustands, in den es übergeht, wird als Photon emittiert.
Das Elektron kann direkt in den Grundzustand übergehen, wobei in diesem Fall gerade ein weiteres iozing Photon erzeugt wird. Es kann aber auch in einen Zwischenzustand übergehen und ein Photon mit niedrigerer Energie emittieren. Das Elektron befindet sich dann in einem angeregten Zustand, aus dem es bald abregt, möglicherweise über mehrere Niveaus, bis es den Grundzustand erreicht. Dieser Vorgang wird Kaskadierung genannt .
Die Photonen, die während dieser Kaskade emittiert werden, nennt man Rekombinationslinien.
In der Nähe sehr heißer Sterne (O- und B-Sterne), die viele ionisierende Photonen erzeugen (das Lyman-Kontinuum; LyC), haben Sie eine Region mit neutralem Wasserstoffgas (HI), das ionisiert wird. Die Zeitskalen für die Rekombination in diesen Regionen sind ziemlich klein, so dass das LyC "fast sofort" in Rekombinationslinien umverarbeitet wird.
Die Quantenmechanik sagt Ihnen die Wahrscheinlichkeiten, in den verschiedenen Zuständen zu landen, und es stellt sich heraus, dass Sie zum Beispiel für jedes LyC-Photon ungefähr 0,68 Lyman erhalten Photonen (mit einer geringen Temperaturabhängigkeit), dh Photonen, die emittiert werden, wenn das Elektron falsch den ersten in den Grundzustand angeregten Zustand bildet. In Bezug auf die Energie entspricht dies etwa 1/3 der Gesamtleistung.
Das ist eigentlich ziemlich erstaunlich: Es bedeutet, dass 1/3 des gesamten Kontinuums von Photonen, die energiereicher sind als die 13,6 eV, die zum Ionisieren von Wasserstoff benötigt werden, in eine einzige Emissionslinie umgewandelt werden! Aus diesem Grund sind Galaxien – insbesondere junge Galaxien, die noch viele heiße Sterne beherbergen – in Lyman oft recht hell ; manchmal sogar nur in Lyman .
Emissionslinien sind mit Absorptionslinien verwandt : Im ersten Fall haben Sie ein Lichtkontinuum (z. B. von thermischen Prozessen) mit einem physikalischen Prozess, der dem Gesamtspektrum etwas zusätzliches Licht "hinzufügt". Im letzteren Fall haben Sie den gleichen physikalischen Prozess, der Licht aus einem Kontinuum entfernt .
Wenn Sie beispielsweise eine (nicht ionisierende) Quelle durch eine HI-Wolke beobachten, sehen Sie Absorptionslinien bei den Wellenlängen, die den verschiedenen Übergängen von neutralem Wasserstoff entsprechen. Wenn Sie dieselbe Wolke aus einem anderen Winkel betrachten könnten, würden Sie Emissionslinien bei denselben Wellenlängen sehen.
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