Raie 21 cm de l'hydrogène et unvers

4) En utilisant la relation de Boltzmann, expliquer pourquoi la raie 21cm permet l'étude des milieux interstellaires froids contrairement aux raies de transition correspondant à des niveaux supérieurs à 1s (2s, 2p,...).

5) On détecte un nuage d'atome d'hydrogène provenant d'une galaxie lointaine. Ce nuage suit le mouvement de la galaxie. Le rayonnement est détecté à 1405 Mhz. Correspond-t-il à la raie 21 cm ? Pourquoi ? Donner ainsi la vitesse de déplacement du centre de gravité de cette galaxie.

6) La largeur de la raie détectée est beaucoup plus grande que la largeur de la raie naturelle. Cette largeur est liée au fait que la galaxie tourne autour de son centre de gravité. On schématise cette galaxie comme un disque plan qui tourne. Ainsi les atomes d'hydrogène situés à la périphérie ont une vitesse différente du centre de gravité, et donc l'effet doppler sera plus ou moins important, d'où l'élargissement observé. Sachant que le diamètre de la galaxie est de 10 000 années-lumière, et que la largeur de la raie est de 10 MHz, calculer la fréquence de rotation de la galaxie.