Garis serspan hidrogen
 | |
| Panjang gelombang | 21,106 cm (21 cm) |
|---|---|
| Frekuensi | 1.420.405.751,77 Hz |
| Energi | 5,9 × 10⁻⁶ eV |
| Jenis transisi | Transisi hiperhalus (hyperfine) pada hidrogen netral |
| Simbol umum | Garis 21 cm |
Garis serspan hidrogen (juga disebut transisi hiperhalus hidrogen atau garis 21 cm) adalah garis spektral yang dihasilkan oleh transisi antara dua tingkat energi yang sangat dekat dalam keadaan dasar atom hidrogen. Transisi ini terjadi akibat perubahan relatif orientasi spin dari elektron dan proton dalam atom hidrogen.
Latar belakang fisika
Dalam keadaan dasar atom hidrogen, elektron dan proton masing-masing memiliki spin (momen sudut intrinsik). Ketika spin keduanya sejajar (keadaan lebih tinggi), energi total sedikit lebih tinggi dibanding ketika spin anti-sejajar (keadaan lebih rendah). Transisi dari keadaan spin sejajar ke anti-sejajar menghasilkan emisi foton dengan panjang gelombang ≈ 21,1 cm (frekuensi ≈ 1,42 GHz).[1]
Energi transisi ini sangat kecil (sekitar 5,9 μeV), namun karena atom hidrogen sangat melimpah di alam semesta, emisi pada panjang gelombang ini dapat terdeteksi secara luas.
Signifikansi astronomi
Garis serspan hidrogen sangat penting dalam radioastronomi, karena:
- Mengungkap distribusi dan dinamika gas hidrogen netral (HI) dalam galaksi dan medium antargalaksi.
- Digunakan untuk memetakan struktur Galaksi Bima Sakti dan galaksi lainnya.
- Memungkinkan pengukuran rotasi galaksi dan mendukung bukti eksistensi materi gelap.
Deteksi garis ini membantu menyelidiki kondisi awal alam semesta, termasuk Epoch of Reionization dan struktur besar kosmos.[2]
Aplikasi
Garis ini digunakan oleh teleskop radio seperti:
- Teleskop Arecibo (sebelum runtuh)
- LOFAR (Low-Frequency Array)
- Square Kilometre Array (SKA) yang sedang dikembangkan
- GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope)
Selain itu, garis 21 cm menjadi bagian penting dalam eksperimen kosmologi seperti EDGES (Experiment to Detect the Global EoR Signature).
Lihat pula
Referensi
- ^ Field, G. B. (1959). "The Spin Temperature of Intergalactic Hydrogen". Astrophysical Journal. 129: 536. doi:10.1086/146653.
- ^ Pritchard, J. R.; Loeb, Avi (2012). "21-cm cosmology in the 21st century". Reports on Progress in Physics. 75 (8): 086901. doi:10.1088/0034-4885/75/8/086901.