Mikrobøljelinjer

Mikrobøljelinjer er smale spektralrammer som opptrer i mikrobølgeområdet av elektromagnetisk stråling når molekyler eller atomer i kaldt interstellart materiale gjennomgår energinivåoverganger. Linjene vises i emisjon eller absorpsjon og er karakteristiske for bestemte molekyler eller atomarter. De spiller en sentral rolle i radioastronomi ved å avdekke forholdene i molekylskyer og i galaktiske og ekstragalaktiske miljøer.

Fleste mikrobøljelinjer oppstår fra rotasjons- og hyperfine overganger i molekyler. De mest kjente er CO-rotasjonslinjer, for eksempel J=1-0 ved 115,271 GHz og J=2-1 ved 230,538 GHz, som brukes til å måle molekylmasse og kinematikk i skyer. Andre viktige linjer inkluderer OH-linjer rundt 1,6 GHz (18 cm), H2O-linjer ved ~22 GHz og NH3 rundt 23–24 GHz. Den nøytrale hydrogenlinjen HI ved 1420,4 MHz er også en sentral mikrobøljelinje for kartlegging av gass i og mellom galakser.

Observasjon av mikrobøljelinjer gir informasjon om temperatur, tetthet og kjemisk sammensetning, samt bevegelse i gassfeltet gjennom Doppler-forskyvning og linjebredning. Dette gjør dem essensielle for studier av stjernedannelse, molekylskyer og galakseutvikling. Kombinasjon av ulike linjer gir innsikt i fysiske forhold og kjemisk utvikling i astrofysiske miljøer.

Radioteleskoper og interferometre som ALMA, VLA og andre i tørre klimaområder samler mikrobøljelinjer med høy spektral oppløsning. Utfordringer inkluderer atmosfærisk absorpsjon, radiofrekvensstøy og forstyrrelser fra jordbasert støy, behov for presis kalibrering og signalkorrelasjon, samt tolkning av linjeintensiteter gjennom modellering av temperatur, tetthet og isotopologer.