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Wenn ein Elektron von einem höheren Niveau zu einem niedrigeren Niveau springt, wird ein Photon emittiert. Dies wird als Emissionslinie gesehen. 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.
Emissionslinien
Eine Emissionslinie ist jedes spektrale Merkmal, das über die Kontinuum - d. h. die durchschnittliche Amplitude des Spektrums (in einem bestimmten Wellenlängenbereich) - und ist auf atomare Übergänge zurückzuführen (wobei "atomar" Atome in Molekülen und Staubkörnern umfasst und "Übergänge" elektronisch, vibrations- oder rotatorisch sein können).
Diese Übergänge können durch Lichtabsorption oder Kollisionen eines Atoms mit einem anderen Teilchen entstehen. In der Astrophysik ist dieses andere Teilchen normalerweise ein freies Elektron, da diese viel schneller sind als Atome. Die Energieabsorption versetzt das Atom in einen angeregten Zustand, und wenn das Atom entregt wird, wird ein Photon emittiert.
Rekombinationslinien
Rekombination ist der Vorgang, bei dem ein freies Elektron von einem Atom "eingefangen" wird, dem ein Elektron fehlt, d Ion. Das Ion wiederum wurde zuvor durch Ionisierung durch einen hochenergetischen Prozess, 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 geht, wird als Photon emittiert.
Das Elektron kann direkt in den Grundzustand übergehen, in diesem Fall wird gerade ein weiteres ionisierendes Photon erzeugt. Es kann aber auch in einen Zwischenzustand gehen und ein Photon mit niedrigerer Energie emittieren. Das Elektron befindet sich dann in einem angeregten Zustand, aus dem es bald entregt wird, möglicherweise über mehrere Ebenen, bis es den Grundzustand erreicht. Dieser Vorgang heißt kaskadieren.
Die bei dieser Kaskade emittierten Photonen werden als Rekombinationslinien bezeichnet.
Rekombinationslinien aus Gas um Sterne
In der Nähe sehr heißer Sterne (O- und B-Sterne), die viele ionisierende Photonen produzieren (das Lyman-Kontinuum; LyC), haben Sie eine Region mit neutralem Wasserstoffgas (HI), die ionisiert wird. Die Zeitskalen für die Rekombination in diesen Regionen sind recht klein, so dass das LyC "fast sofort" in Rekombinationslinien aufbereitet 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 $alpha$ Photonen (mit geringer Temperaturabhängigkeit), d. h. Photonen, die emittiert werden, wenn das Elektron falsch den ersten angeregten Grundzustand bildet. In Bezug auf die Energie entspricht dies ~ 1/3 der Gesamtleistung.
Das ist eigentlich ziemlich erstaunlich: Es bedeutet, dass 1/3 des gesamten Kontinuums der Photonen, die energiereicher sind als die 13,6 eV, die zur Ionisierung von Wasserstoff benötigt werden, in a . umgewandelt wird Single Emissionslinie! Aus diesem Grund sind Galaxien – insbesondere junge Galaxien, die noch viele heiße Sterne beherbergen – in Lyman . oft recht hell $alpha$; manchmal sogar nur in Lyman $alpha$.
Absorptionslinien
Emissionslinien beziehen sich auf Absorption Linien: Im ersten Fall haben Sie ein Lichtkontinuum (z. B. aus thermischen Prozessen) mit einem physikalischen Prozess, der dem Gesamtspektrum etwas zusätzliches Licht "hinzufügt". Im letzteren Fall haben Sie das gleiche physikalischer Prozess entfernen Licht aus einem Kontinuum.
Wenn Sie beispielsweise eine (nicht ionisierende) Quelle durch eine HI-Wolke beobachten, sehen Sie Absorption Linien bei den Wellenlängen, die den verschiedenen Übergängen von neutralem Wasserstoff entsprechen. Wenn Sie dieselbe Wolke aus einem anderen Blickwinkel beobachten könnten, würden Sie sehen: Emission Linien gleicher Wellenlänge.
