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[[파일:Lyman-alpha forest.gif|280px|섬네일|퀘이사의 라이먼-알파 숲 스펙트럼선 모습]]

[[천체분광학]]에서 '''라이먼-알파 숲'''(Lyman-alpha forest)은 먼거리의 [[은하]]나 [[퀘이사]]의 중성 [[수소]] 원자에서 [[양자도약]]으로 방출되는 [[라이먼 계열]] 흡수 [[스펙트럼선]]이다. 빛이 먼거리를 이동하며 적색편이 하는 와중에 여러 가스구름을 거치면서 특유의 흡수선 스펙트럼이 된다.

== 역사 ==
라이먼-알파 숲은 1970년 천문학자인 로저 린즈(Roger Lynds)가 퀘이사 [[4C 05.34]]를 관측하던 도중 발견하였다.<ref name="mcdonald2004">{{저널 인용 | title=The Lyman-α Forest Power Spectrum from the Sloan Digital Sky Survey |author1=Patrick McDonald |author2=Uros Seljak |author3=Scott Burles |author4=Schlegel |author5=Weinberg |author6=David Shih |author7=Joop Schaye |author8=Schneider |author9=Brinkmann |doi=10.1086/444361 |journal=Astrophys. J. Suppl. |volume=163 |pages=80–109 |date=2004년 |arxiv=astro-ph/0405013 |bibcode = 2006ApJS..163...80M  }}</ref> 퀘이사 4C 05.34는 발견된 천체 중 그때까지 가장 멀리 있었던 퀘이사였으며, 린즈는 관측 도중 비정상적으로 흡수선이 많다는 사실에 주목했다.<ref name='lynds_1971'>{{저널 인용 |title = The Absorption-Line Spectrum of 4C 05.34 |journal = The Astrophysical Journal |date = 1971-03-01 |first = Roger |last = Lynds |volume = 164 |pages = L73-L78|id = |url = http://adsabs.harvard.edu/abs/1971ApJ...164L..73L |doi=10.1086/180695 |bibcode = 1971ApJ...164L..73L }}</ref> 린즈는 여기서 나온 흡수 스펙트럼선은 모두 동일한 [[라이먼 계열|라이먼-알파]] 전이 현상으로 일어난 것이라고 가정했다. [[존 N. 바셀]]과 사무엘 골드스미스의 후속실험으로 선에 기원에 관한 결정적인 실체는 발견하지 못했으나, 역시 특이한 흡수선은 관찰하였다.<ref name='bahcall_1971'>{{저널 인용 |title = On the Absorption-Line Spectrum of 4c 05.34 |journal = The Astrophysical Journal |date = 1971-11-15 |first = John |last = Bahcall |author2=Samuel Goldsmith |volume = 170 |pages = 17–24 |id = |url = http://adsabs.harvard.edu/abs/1971ApJ...170...17B |doi=10.1086/151185 |bibcode = 1971ApJ...170...17B |bibcode-access=free }}</ref> 이후 여러 적색편이된 퀘이사를 관측한 결과 좁은 흡수선 영역들은 전부 다 동일한 곳에서 나온 것임을 확인했다. 이에 흡수선을 최초로 발견한 린즈가 이 흡수선들을 "라이먼-알파 숲"이라고 이름붙였다.<ref name='burbidge_skytel_quasars'>{{저널 인용 |title = A catalog of quasars near and far |journal = Sky & Telescope |date = 1994년 12월 |first = Geoffrey R. |last = Burbidge |author2=Adelaide Hewitt  |volume = 88 |issue = 6 |pages = 32 |id = |bibcode = 1994S&T....88...32B }}</ref> [[얀 오르트]]는 이 흡수선들은 퀘이사 자체의 물리작용에 의해 발현된 것이 아닌 초은하단 은하사이 공간의 가스 구름을 거치면서 나온 흡수선일 것이라고 주장했다.<ref name='oort_obit'>{{저널 인용 |title = Jan Hendrik Oort (1900–1992) |journal = Publications of the Astronomical Society of the Pacific |date = 1993년 7월 |first = Adriaan |last = Blaauw |author2=Martin Schmidt |volume = 105 |issue = 689 |pages = 681–685 |url = http://adsabs.harvard.edu/abs/1993PASP..105..681B |doi=10.1086/133220 |bibcode=1993PASP..105..681B}}</ref>

== 물리학적 근거 ==
중성 [[수소]]원자는 전자가 다른 에너지 준위로 전이할 때 스펙트럼 선을 방출한다. 라이먼 계열 스펙트럼 선은 바닥 상태에서 고에너지 상태(들뜬 상태)로 전자가 전이할 때 흡수된다. 여기서 라이먼-알파 전이는 n=1인 바닥상태에서 n=2 에너지 준위로 전이할 때를 의미한다. 라이먼-알파 스펙트럼 선은 파장이 1216 Å이며, [[전자기 스펙트럼]]으로 따지면 [[자외선]] 영역에 해당된다.<ref name='modern_astrophysics'>{{서적 인용 |last1 = Carroll |first1 = Bradley W. |last2 = Ostlie |first2 = Dale A. |title = An Introduction to Modern Astrophysics |url = https://archive.org/details/introductiontomo0000carr_p4s9 |chapter = The Interaction of Light and Matter |publisher = Addison-Wesley Publishing Company, Inc |date = 1996년 |location = New York, New York |pages = [https://archive.org/details/introductiontomo0000carr_p4s9/page/134 134]–142 |isbn = 0-201-54730-9}}</ref>

퀘이사에서 나오는 라이먼-알파 흡수선은 [[은하]]나 퀘이사의 빛이 은하간 가스를 거치며 나온 것이다. 은하간의 성간영역 중 [[중성수소영역]](H I 영역)은 [[적색편이]] 정도가 서로 다르며, 흡수선은 [[파장]] 범위에서 서로 다르게 나온다. 각각의 구름들은 서로 다른 [[흡수선]]을 만들어내며 족적을 남긴다.

== 천체물리학에서의 이용 ==
라이먼-알파 숲은 은하간 공간, 성간공간을 탐사하는데 중요한 역할을 한다. 이 중에는 중성 수소의 온도 등을 이용하여 성간구름의 밀도와 주파수를 알아낼 수 있다. [[헬륨]], [[탄소]], [[규소]] 등의 흡수선과 서로 비교함으로써 성간구름의 무거운 원소를 분석할 수도 있다. 중성 수소의 밀도가 매우 높은 성간구름의 경우에는 선 주위에 기형적인 [[감쇠 날개]]를 보여주며, 이를 [[감쇠된 라이먼-알파 계]]라고 부른다.

적색편이가 심한 퀘이사 같은 경우에는 라이먼-알파 숲의 줄 수는 6정도까지 적색편이될수록 점점 많아지며, 거쳐가는 성간구름의 수소들이 너무 많아 숲이 [[건-페터슨 통과]] 현상을 보여준다. 이 현상은 우주 [[재전리]] 현상의 거의 끝을 보여준다.

라이먼-알파 숲은 우주 모델을 구체화하는데도 이용된다.<ref>{{저널 인용 |author = Weinberg, D. H. |display-authors = etal |title = The Lyman-&alpha; Forest as a Cosmological Tool |booktitle = The Emergence of Cosmic Structure |date = 2003년 5월 |arxiv=astro-ph/0301186 |series = American Institute of Physics Conference Series |volume = 666 |editor = S. H. Holt and C. S.Reynolds |pages = 157–169 |doi = 10.1063/1.1581786 |bibcode = 2003AIPC..666..157W}}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[라이먼-알파 거품]]
* [[라이먼 붕괴 은하]]
* [[라이먼-알파 방출]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 참고 문헌 ==
* {{저널 인용 | first=J |last=Liske |author2=Webb, J. K |author3=Carswell, R. F |title=Large-scale structure in the Lyman-α forest: a new technique |journal=[[Monthly Notices of the Royal Astronomical Society]] |volume=301 |issue=3 |pages=787–796 |date=1998년 |doi=10.1046/j.1365-8711.1998.02048.x |bibcode=1998MNRAS.301..787L |arxiv = astro-ph/9808082}}

== 외부 링크 ==
* {{웹 인용 |first=Michael |last=Rauch |title=The Lyman Alpha Forest in the Spectra of QSOS |url=http://nedwww.ipac.caltech.edu/level5/Sept01/Rauch/frames.html |publisher= |accessdate=2009-03-30}}
* {{웹 인용 |title=Lyman alpha systems and cosmology |url=http://astro.berkeley.edu/~jcohn/lya.html |publisher= |accessdate=2009-03-30}}

[[분류:물리우주론]]
[[분류:천체분광학]]
[[분류:1970년 과학]]