sustancia

hidrógeno neutro

Átomos de hidrógeno que no han perdido sus electrones, emitiendo la línea de 21 cm.
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Descripción

El hidrógeno neutro se refiere a los átomos de hidrógeno que no han sido ionizados, es decir, que aún conservan su único electrón. En astrofísica, este término es casi sinónimo de la línea de 21 centímetros, una longitud de onda de radio específica emitida cuando el espín del electrón se invierte respecto al protón. Esta emisión es un pilar de la radioastronomía porque permite a los científicos mapear la distribución del gas de hidrógeno en el universo, revelando la estructura de las galaxias, los brazos espirales de la Vía Láctea e incluso la época de reionización del universo temprano.

Historia

La línea de 21 cm fue predicha por el astrónomo neerlandés Hendrik van de Hulst en 1944 y detectada por primera vez por Harold Ewen y Edward Purcell en 1951 en la Universidad de Harvard.

Cómo funciona

La línea de 21 cm surge de una transición hiperfina: el protón y el electrón de un átomo de hidrógeno tienen espines intrínsecos que pueden estar alineados (paralelos) u opuestos (antiparalelos). El estado paralelo tiene una energía ligeramente mayor. Cuando el átomo cambia espontáneamente al estado antiparalelo, emite un fotón con una longitud de onda de 21,1 cm. Aunque esta transición es extremadamente rara (cada átomo la realiza una vez cada 10 millones de años en promedio), la enorme abundancia de hidrógeno en el espacio hace que la señal sea detectable.

En la práctica

Los radiotelescopios utilizan observaciones de 21 cm para mapear la estructura galáctica, estudiar el medio intergaláctico y sondear las edades oscuras cósmicas anteriores a la formación de las primeras estrellas.

Dato curioso

Debido a que la línea de 21 cm es tan fundamental, los astrónomos han propuesto utilizarla para comunicarse con civilizaciones extraterrestres, ya que cualquier especie avanzada probablemente la reconocería.

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