Wodór, najprostszy i najbardziej rozpowszechniony pierwiastek we wszechświecie, skrywa w sobie tajemnicę, która pozwala naukowcom zaglądać w odległą przeszłość kosmosu. Dzięki jego unikalnym właściwościom fizycznym możliwe jest obserwowanie całych galaktyk w sposób, którego gołym okiem nigdy byśmy nie dostrzegli.
Każdy atom wodoru składa się z jednego protonu i jednego elektronu, a ich niezwykła cecha zwana spin sprawia, że reagują one na pola magnetyczne w specyficzny sposób. Spin można porównać do wirowania piłki do koszykówki na palcu, choć w przypadku cząstek subatomowych jest to zjawisko zupełnie odmienne i wynika z zasad mechaniki kwantowej.
Spin protonu i elektronu w atomie wodoru może być zgodny lub przeciwny. Gdy są ustawione w ten sam sposób, wodór znajduje się w nieco wyższym stanie energetycznym. Ponieważ wszystko w przyrodzie dąży do niższej energii, co pewien czas następuje przejście do bardziej stabilnej konfiguracji. Przy okazji tego procesu uwalniana jest niewielka ilość energii w postaci promieniowania elektromagnetycznego o długości fali 21 cm – niezwykle istotnej dla astronomów.
Choć pojedynczy atom wodoru może czekać na ten proces nawet 11 milionów lat, to we wszechświecie jest tak wiele wodoru, że emisja promieniowania 21 cm zachodzi nieustannie. Dzięki temu galaktyki dosłownie świecą w tym zakresie fal, nawet jeśli nie emitują światła widzialnego.
Promieniowanie 21 cm pozwala astronomom obserwować niewidzialny gazowy wodór w odległych zakątkach kosmosu, mapować strukturę galaktyk i badać ewolucję wszechświata. To jedno z najpotężniejszych narzędzi w astrofizyce, które otwiera „okno” na historię naszego kosmosu. A wszystko to dzięki najprostszej i najbardziej powszechnej cząstce we wszechświecie – wodorowi.
Źródło: Universe Today
