21cm radiación es un tipo específico de radiación electromagnética emitida por átomos de hidrógeno neutro en el universo. Ocurre a una longitud de onda de 21 centímetros, de ahí el nombre. Esta radiación es una herramienta crucial para los astrónomos, ya que les permite:
1. Mapee la distribución de hidrógeno neutro:
- Dado que el universo es principalmente hidrógeno, la radiación de 21 cm actúa como un marcador para este elemento abundante. Al observar la radiación, los astrónomos pueden mapear la distribución de hidrógeno neutro en varias regiones del espacio, incluidas las galaxias, los grupos de galaxias e incluso el medio intergaláctico.
2. Estudie el universo temprano:
- Esta radiación es increíblemente débil, pero puede viajar grandes distancias sin ser absorbida. Por lo tanto, proporciona información valiosa sobre el universo temprano, antes de que se formaran las primeras estrellas. Los astrónomos pueden usar la radiación de 21 cm para estudiar la época de la reionización, cuando el universo pasó de un estado neutral a un estado ionizado.
3. Investigar la evolución de la galaxia:
- Al observar la línea de 21 cm de diferentes galaxias, los astrónomos pueden determinar sus tasas de rotación, contenido de gas y dinámica interna. Esta información les ayuda a comprender cómo se forman y evolucionan las galaxias con el tiempo.
4. Probe la estructura a gran escala del universo:
- La distribución del hidrógeno neutral en todo el universo revela la red cósmica, la red interconectada de galaxias y materia. Observaciones de 21 cm ayudan a los astrónomos a estudiar la distribución de la materia y la evolución de esta red cósmica.
¿Cómo funciona?
Los átomos de hidrógeno existen en dos estados de energía, con el giro de electrones alineados o anti-alineados con el giro del protón. Cuando un electrón voltea su giro, emite o absorbe un fotón con una longitud de onda de 21 cm. Esta transición ocurre espontáneamente, lo que hace que la radiación de 21 cm sea una herramienta poderosa para estudiar hidrógeno neutro.
Desafíos y perspectivas futuras:
- La radiación de 21 cm es increíblemente débil, lo que hace que sea difícil detectar. Se requieren radiotelescopios especializados y técnicas avanzadas de procesamiento de señales para su observación.
- La señal del universo temprano de 21 cm se ve muy afectada por la radiación en primer plano de varias fuentes, lo que dificulta el aislado. Sin embargo, la investigación en curso se centra en desarrollar nuevas técnicas para eliminar la contaminación en primer plano.
El futuro de la cosmología de 21 cm es brillante. Se espera que los telescopios de próxima generación y las técnicas de análisis de datos proporcionen información sin precedentes sobre el universo temprano, la evolución de la galaxia y la estructura a gran escala del cosmos.
