Riga a 21 cm dell'idrogeno neutro

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La riga a 21 cm dell'idrogeno neutro è una riga spettrale causata da una variazione energetica dell'idrogeno neutro interstellare. Si manifesta ad una frequenza di 1420,405 MHz, equivalente ad una lunghezza d'onda di 21,10611405413 cm.

Questa frequenza, che si trova nelle onde radio, e più esattamente nelle microonde, è largamente usata in astronomia, in quanto può attraversare le polveri interstellari, opache alla luce visibile.

Origine della riga a 21 cm[modifica | modifica wikitesto]

L'idrogeno neutro (non ionizzato) consiste di un solo protone attorno a cui ruota un solo elettrone. Ciascuna delle due particelle ha un proprio spin, che può essere orario o antiorario. Quando il protone e l'elettrone hanno il medesimo senso di rotazione (spin parallelo) l'atomo ha un'energia leggermente superiore al caso in cui il senso di rotazione è contrario (spin anti-parallelo). Questo a causa di interazioni magnetiche tra le due particelle. La transizione da spin parallelo ad anti-parallelo causa l'emissione di fotoni alla lunghezza d'onda di 21,1 cm. Questo avviene per ogni atomo mediamente ogni 107 anni, per cui è praticamente impossibile osservare tale fenomeno in laboratorio. Essendo però il numero di atomi di idrogeno del mezzo interstellare estremamente alto, la riga di emissione di 21 cm è facilmente osservabile tramite i radiotelescopi.

Cenni storici[modifica | modifica wikitesto]

Il ricevitore di onde a 21 cm di Ewen-Purcell, ora all'osservatorio di Green Bank

Negli anni '30 furono notate variazioni cicliche giornaliere nelle ricezioni radio, che sembravano essere di origine extraterrestre. Dopo una prima ipotesi che fossero causate dal Sole, Jan Oort scoprì che provenivano dall'esterno del sistema solare, più precisamente in direzione del centro della Via Lattea. Egli previde che nel caso fossero state linee di emissione nello spettro radio, ciò avrebbe portato a grandi progressi nelle ricerche astronomiche. Parlò di questo con Hendrik van de Hulst, il quale nel 1944 scoprì che l'idrogeno neutro poteva produrre radiazione alla frequenza di 1420,405 MHz.

La riga a 21 cm fu captata per la prima volta nel 1951 dagli astronomi Harold Irwing Ewen e Edward Mills Purcell dell'Università di Harvard.

Uso in astronomia[modifica | modifica wikitesto]

Tramite la riga a 21 cm fu possibile nel 1952 tracciare le prime mappe della distribuzione dell'idrogeno neutro nella Galassia, rivelando per la prima volta la struttura a spirale della Via Lattea. Anche la curva di rotazione della galassia fu determinata tramite la riga a 21 cm dell'idrogeno neutro.

Uso nel progetto SETI[modifica | modifica wikitesto]

La frequenza della riga a 21 cm dell'idrogeno è considerata preferenziale per individuare segnali radio provenienti da eventuali civiltà extraterrestri, così come per inviare segnali verso di loro, ricerca portata avanti dal progetto SETI. Furono i fisici Giuseppe Cocconi e Philip Morrison, nel loro articolo del 1959 "Searching for Extraterrestrial Communications", a proporre l'uso di questa frequenza come la più idonea per tale progetto di ricerca.

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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