Fotones del continuo de Lyman

Los fotones del continuo de Lyman son fotones emitidos por una  estrella con energías superiores al límite de Lyman. El hidrógeno se ioniza cuando se absorben los fotones del continuo de Lyman. Desde el descubrimiento de la radiación ultravioleta por Viktor Schumann , de 1906 a 1914, Theodor Lyman observó que el hidrógeno atómico absorbe luz solo a ciertas frecuencias, por lo que una de las series de líneas de hidrógeno se llama serie de Lyman [1] [2] . Todas las longitudes de onda de la serie Lyman están en la parte ultravioleta del espectro. La discreción de absorción solo aparece hasta el límite de energía, conocido como energía de ionización. En el caso de un átomo de hidrógeno neutro, la energía mínima corresponde al límite de Lyman, en el que toda la energía de un fotón se gasta en separar un electrón de un átomo, como resultado de lo cual se forma un protón libre y un electrón libre. . Los fotones con energías por encima del límite serán absorbidos por el átomo, lo que da un continuo en el espectro de energía, es decir, un espectro continuo [3] [4] .

El límite de Lyman tiene una longitud de onda de 91,2 nm (912  Å ), que corresponde a una frecuencia de 3,29 millones de GHz y una energía fotónica de 13,6 eV [3] . Las energías del continuo de Lyman están en la región ultravioleta del espectro. Aunque los rayos X y los rayos gamma también pueden ionizar átomos de hidrógeno, la superficie de la estrella emite muchos menos de estos fotones. El proceso de absorción de fotones, que conduce a la ionización de los átomos de hidrógeno, también puede proceder en la dirección opuesta: un electrón y un protón pueden colisionar y formar un átomo de hidrógeno. Si dos partículas se mueven a bajas velocidades (por lo que se puede despreciar la energía cinética), entonces el fotón emitido por el átomo teóricamente podría alcanzar una energía de 13,6 eV (en realidad, la energía será menor, ya que el átomo resultante estará en un estado excitado). A altas velocidades, se emite energía cinética (pero se conserva el impulso) en forma de fotones con longitudes de onda más cortas. Por lo tanto, los fotones con energías superiores a 13,6 eV se emiten cuando colisionan protones y electrones de alta energía.

Notas

  1. Lyman, Theodore (1906), The Spectrum of Hydrogen in the Region of Extremely Short Wave-Length , Memorias de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias , New Series, volumen 13 (3): 125–146, ISSN 0096-6134 . DOI 10.2307/25058084 
  2. Lyman, Theodore (1914), An Extension of the Spectrum in the Extreme Ultra-Violet , Nature T. 93 (2323): 241, doi : 10.1038/093241a0 , < https://zenodo.org/record/1429587 > Archivado copia fechada el 15 de octubre de 2021 en Wayback Machine 
  3. 1 2 Dipankar Bhattacharya. Materia y Radiación . India: Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica (agosto-diciembre de 2003). “En la mayoría de las situaciones, la radiación total en una transición libre supera significativamente la radiación de la recombinación, pero la radiación de los procesos de recombinación puede conducir a la formación de rasgos característicos del espectro en el continuo. Para el hidrógeno, el umbral de ionización más alto, el límite de Lyman, corresponde a una energía de 13,6 eV o una longitud de onda de 912 Å. La radiación de recombinación de hidrógeno en longitudes de onda más cortas que este valor constituye el continuo de Lyman. Consultado el 26 de agosto de 2021. Archivado desde el original el 26 de agosto de 2021.
  4. Límite de Lyman (1997). “El límite de Lyman es el límite de longitud de onda corta de la serie de Lyman a 91,2 nm. Corresponde a la energía necesaria para que un electrón en estado fundamental se desprenda de un átomo de hidrógeno. Archivado desde el original el 23 de mayo de 2011.