電波天文学への応用
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/12/25 02:02 UTC 版)
21cm線のスペクトルは幸いにも電波の波長域にある。この波長域の電磁波は地球の大気を容易に透過し、ほとんど干渉を受けずに地上から観測することができる。 水素は星間物質の中で最も多く存在する元素である（宇宙全体に存在するバリオン質量の約80%を占める）ため、禁制線でないスペクトル線は十分に輝度が明るい。光の一部は放射源である水素ガス雲の中で吸収される。例えば、Hα線はガス雲の比較的密度の薄い外縁部をトレースするのに役立つ。21cm線は分子雲のより高密度な領域の構造を知るために用いられる。 水素原子が銀河系内に一様に分布していると仮定すると、銀河系を通るどの視線上でも21cm線が観測されることになる。この場合、各視線ごとの21cm線の観測データに見られる違いは、それぞれの視線上に存在する水素ガスのドップラーシフトの大きさだけである。これを用いると、我々の銀河系の各渦状腕の相対速度を計算することができる。我々の銀河系の回転曲線はこの21cm線を使った方法で求められている。また、このことから逆に、回転曲線と水素ガスの視線速度を使って銀河系内の各点までの距離を求めることもできる。 21cm線の観測データは、銀河の質量や万有引力定数、個々の銀河の運動などを調べる目的にも間接的に用いられている。また、クエーサーの構造を説明する際にも用いられる。 また、21cm線は宇宙空間で最もありふれた電磁波の一つであるため、地球外知的生命探索 (SETI) に用いる受信電波の波長として採用されることも多い。1970年代に NASA が打ち上げたパイオニア惑星探査機には地球の位置や人間の身長などのメッセージを記した金属板が搭載されたが、このイラストの中では21cm線の波長と周波数が長さと時間の単位として用いられている。
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