Kort forklaring: Lyman α
(eller Lyα) er en bestemt slags ultraviolet lys, der kommer
fra hydrogen.
Endnu er den eneste måde at modtage information fra det ydre rum på gennem
stråling, dvs. lys. Stråling består af lyspartikler, eller
fotoner, som er karakteriseret ved deres energi E, deres
frekvens ν (ny), eller deres bølgelængde λ (lambda).
Jo højere energi, jo højere frekvens, men jo kortere bølgelængde, og vice
versa. De forskellige termer er bare forskellige måder at snakke om lys på.
Astronomer kan tit godt lide at måle bølgelængder i Ångström (Å), dvs. en
100 milliontedel af en cm. Hvis strålingens bølgelængder ligger mellem ca.
4000 Å og 7000 Å, er lyset synligt for det menneskelige øje, og vi kalder det
farver. Jo kortere bølgelængde, jo mere blåt er lyset, mens det bliver mere
rødt for længere bølgelængder.
Hvis λ < 4000 Å, kalder vi det ultraviolet (UV) lys, og for
endnu kortere bølgelængder har vi røngtenstråler og gammastråler.
Hvis λ > 7000 Å, kalder vi det
infrarødt (IR) lys, mikrobølger og radiobølger.
Én speciel slags UV-lys er særlig interessant for astronomer, nemlig
fotoner med en bølgelængde på 1216 Å. Stråling der består af fotoner med
denne bølgelængde kaldes Lyman α stråling, eller blot
Lyα).
Lyα indikerer hydrogen
Grunden til at Lyα er så interessant er, at det dannes af hydrogen, og
hydrogen udgør over 90% af alle grundstofferne i Universet. Energien af en
Lyα foton svarer til energiforskellen mellem grundtilstanden og 1.
exciterede tilstand af et hydrogenatom. Det betyder, at en Lyα foton
der rammer et hydrogenatom i grundtilstanden vil excitere det til 1. tilstand.
Efter en stund (en 100-milliontedel af et sekund) henfalder atomet tilbage til
grundtilstanden, mens den genudsender fotonen
(eller en anden). Fotonen siges at være blevet
spredt (udtrykket kommer af, at en stråle bestående af mange fotoner,
som rammer ind i en gassky, bliver spredt for alle vinde, men den enkelte
foton bliver altså ikke skilt ad).
Til gengæld, hvis en såkaldt Lyβ foton rammer hydrogenatomet, vil det
excitere det til 2. tilstand. Herfra kan atomet henfalde direkte til
grundtilstanden under udsendelse af en Lyβ foton, men det kan også gå
først til 1. tilstand, og denæst til grundtilstanden under udsendelse
af to fotoner (hvis sum af energi er lig Lyβ fotonens), i hvilket
tilfælde Lyβ fotonen bliver ødelagt.
Kun hvis fotonens energi er meget tæt på energiforskellen mellem grund- og
1. tilstand — hvis den er i resonans — vil den interagere
med atomet. Vi siger derfor også, at Lyα fotonen bliver
resonansspredt.
Det er dette fænomen der gør Lyα så speciel: det er én af de oftest
producerede fotoner, og selv hvis den bliver dannet dybt inde i en
hydrogensky kan den "sprede sig vej" ud gennem gassen og slippe ud af skyen
uden at blive absorberet, hvorved vi bliver i stand til at detektere kilden.
Derfor er Lyα et af vores vigtigste vinduer til, især, det meget fjerne
Univers. Eftersom det meget fjerne Univers også betyder det meget
tidlige Univers, er observationer af Lyα-stråling en meget
effektiv måde til at lære om, hvordan galakserne blev dannet.