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Micron Document

<!DOCTYPE html>

<title>HI-Linie</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">HI-Linie</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Die <b>HI-Linie</b> (H-Eins-Linie), auch <b>Wasserstofflinie</b>, ist in der <a href="Astronomie" title="Astronomie">Astronomie</a> die Bezeichnung für die charakteristische <a href="Radiowelle" title="Radiowelle">Radiostrahlung</a> des <a href="Elektrische_Ladung" title="Elektrische Ladung">neutralen</a> <a href="Wasserstoff" title="Wasserstoff">Wasserstoffs</a>. Der auch verwendete Ausdruck <span style="white-space:nowrap"><b>21-cm-Linie</b></span> rührt von der entsprechenden <a href="Wellenl%C3%A4nge" title="Wellenlänge">Wellenlänge</a> im <a href="Vakuum" title="Vakuum">Vakuum</a> her. In der <a href="Radioastronomie" title="Radioastronomie">Radioastronomie</a> spielt diese Strahlung eine wichtige Rolle, weil ihre Untersuchung Auskunft über die Dichteverteilung, Geschwindigkeit und Temperatur von <a href="Wasserstoffatom" title="Wasserstoffatom">Wasserstoffatomen</a> im <a href="Universum" title="Universum">Universum</a> gibt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Entstehung">Entstehung</h2></div>

<p>Die <a href="Emissionsspektrum" title="Emissionsspektrum">Emissions-</a> bzw. <a href="Absorptionsspektrum" title="Absorptionsspektrum">Absorptionslinie</a> entsteht durch den <a href="Hyperfeinstruktur" title="Hyperfeinstruktur">Hyperfeinstruktur</a><a href="%C3%9Cbergang_(Quantenmechanik)" title="Übergang (Quantenmechanik)">übergang</a> des neutralen Wasserstoffatoms im <a href="Atomorbital" title="Atomorbital">1s</a>-<a href="Grundzustand" title="Grundzustand">Grundzustand</a>. Das ist der Energieunterschied zwischen der parallelen und antiparallelen <a href="Spin" title="Spin">Spin</a>-Orientierung des <a href="Elektron" title="Elektron">Elektrons</a> relativ zum Spin des <a href="Proton" title="Proton">Protons</a>. Die parallele Ausrichtung hat ein etwa 5,87433 · 10<sup>−6</sup> <a href="Elektronenvolt" title="Elektronenvolt">eV</a> höheres Energieniveau als die antiparallele Ausrichtung. Das entspricht einer Radio<a href="Frequenz" title="Frequenz">frequenz</a> von 1.420.405.751,766.7 ± 0,000.9 <a href="Hertz_(Einheit)" title="Hertz (Einheit)">Hz</a> (ca. 1420,4057 MHz) und einer Vakuum-Wellenlänge von 21,106.114.054.2 cm.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Bedeutung">Bedeutung</h2></div>

<p>Der Übergang ist selten und schwer anzuregen. Ein Wasserstoffatom mit parallelem Spin würde erst nach etwa 11 Millionen Jahren zu antiparallelem Spin zurückfallen.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Da die HI-Linie durch <a href="Interstellare_Materie" class="mw-redirect" title="Interstellare Materie">interstellare Materie</a> wegen der sehr geringen Wahrscheinlichkeit des Übergangs nur wenig <a href="D%C3%A4mpfung" title="Dämpfung">gedämpft</a> wird, ist sie ein bevorzugtes Beobachtungsobjekt der Radioastronomie. Mit ihr lässt sich die Verteilung des Wasserstoffs bestimmen, der insgesamt ca. 90 Prozent der interstellaren Materie ausmacht. <a href="Dopplereffekt" class="mw-redirect" title="Dopplereffekt">Dopplerverschiebungen</a> der Linie geben Auskunft über die Bewegungen von <a href="Astronomisches_Objekt" title="Astronomisches Objekt">astronomischen Objekten</a>.

</p><p>1944 berechnete <a href="Hendrik_Christoffel_van_de_Hulst" title="Hendrik Christoffel van de Hulst">Hendrik Christoffel van de Hulst</a> die <span style="white-space:nowrap">21-cm-Linie</span>. Die Bedeutung der HI-Linie erkannten die Astronomen <a href="Colin_Stanley_Gum" title="Colin Stanley Gum">Colin Stanley Gum</a>, <a href="Frank_John_Kerr" title="Frank John Kerr">Frank John Kerr</a> und <a href="Gart_Westerhout" title="Gart Westerhout">Gart Westerhout</a> im Jahr 1951.

</p><p>Die <a href="Pioneer-Plakette" title="Pioneer-Plakette">Pioneer-Plakette</a>, befestigt an den Raumsonden <a href="Pioneer_10" title="Pioneer 10">Pioneer 10</a> und <a href="Pioneer_11" title="Pioneer 11">Pioneer 11</a>, zeigt den Hyperfeinstrukturübergang des neutralen Wasserstoffatoms. Die Wellenlänge wurde als Standardlängeneinheit und die <a href="Periode_(Physik)" title="Periode (Physik)">Periodendauer</a> als Standardzeiteinheit benutzt.

</p><p>Durch die Beobachtung des 21-cm-Signals erhofft man sich neue Einblicke in das Ende des <a href="Dunkles_Zeitalter_(Kosmologie)" title="Dunkles Zeitalter (Kosmologie)">dunklen Zeitalters</a> und die anschließenden Epochen (<a href="Reionisierungsepoche" title="Reionisierungsepoche">Reionisierungsepoche</a> und danach). Für diese Epochen ist heute das Signal um etwa den Faktor 6 bis 20 <a href="Rotverschiebung" title="Rotverschiebung">rotverschoben</a>, so dass die Beobachtung dieses Signals im Bereich von 230 bis 71 MHz erfolgt. Im März 2018 wurde von der <i><a href="EDGES" class="mw-redirect" title="EDGES">EDGES</a></i>-<a href="Kollaboration" title="Kollaboration">Kollaboration</a> (<i>Experiment to Detect the Global Epoch of Reionization Signature</i>)<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> die Beobachtung eines Absorptionsprofils bei 78 MHz bekanntgegeben, die auf die Reionisierungsepoche deutet. Außerdem gibt es daraus Hinweise, die möglicherweise auf <a href="Dunkle_Materie" title="Dunkle Materie">Dunkle Materie</a> deuten. Das Signal war sehr schwierig zu beobachten, da es durch irdische Quellen, galaktische Strahlung und andere <a href="Radioquelle" title="Radioquelle">kosmische Quellen</a> stark überdeckt ist. Bessere Daten erhofft man sich vom geplanten <a href="Square_Kilometre_Array" title="Square Kilometre Array">Square Kilometre Array</a> (SKA). Die 21-cm-Radio-Astronomie kann auch für die Erforschung der weiteren Entwicklung des frühen Universums in anderen Epochen genutzt werden.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Siehe_auch">Siehe auch</h2></div>

<ul><li><a href="H-I-Gebiet" title="H-I-Gebiet">H-I-Gebiet</a></li>

<li><a href="H-II-Gebiet" title="H-II-Gebiet">H-II-Gebiet</a></li>

<li><a href="Dezimeterwelle" title="Dezimeterwelle">Dezimeterwelle</a></li>

<li><a href="Radioquelle" title="Radioquelle">Radioquelle</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.nrao.edu/whatisra/hist_oortvandehulst.shtml">Prediction of 21cm Line Radiation</a> & <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.nrao.edu/whatisra/hist_ewenpurcell.shtml">The Discovery of Hydrogen Radio emission by Ewen and Purcell</a> <a href="National_Radio_Astronomy_Observatory" title="National Radio Astronomy Observatory">National Radio Astronomy Observatory</a> (englisch, abgerufen am 30. Juni 2010)</li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap010113.html">A Sky Full Of Hydrogen</a> <a href="Astronomy_Picture_of_the_Day" title="Astronomy Picture of the Day">Astronomy Picture of the Day</a> 13. Januar 2001</li>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Mhaske, Ashish A.; et al. (August 2022). "A Bose Horn Antenna Radio Telescope (BHARAT) design for 21 cm hydrogen line experiments for radio astronomy teaching" <a rel="nofollow" class="external text" href="https://arxiv.org/abs/2208.06070">arXiv:2208.06070</a></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.haystack.mit.edu/ast/arrays/Edges/">EDGES</a>, MIT Haystack Observatory</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">Judd Bowman, Alan Rogers, Raul Monsalve, Thomas Mozdzen, Nivedita Mahesh: An absorption profile centered at 78 megahertz in the sky-averaged spectrum, Nature, Band 555, 2018, S. 67–70, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.nature.com/articles/nature25792">Abstract</a></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://astrobites.org/2018/03/14/first-detection-of-the-21cm-cosmic-dawn-signal/">Joshua Kerrigan, First Detection of the 21cm Cosmic Dawn Signal</a>, Astrobites, 14. März 2018</span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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