Les ondes radio 21 cm proviennent de l'hydrogène neutre dans le milieu interstellaire
La célèbre **ligne 21 cm (1420,405751 MHz)** est émise par l'**hydrogène atomique neutre (HI)** via la transition hyperfine — inversion de spin de l'électron par rapport au proton.
Physique
- Hydrogène état fondamental : spins parallèles (F=1) → antiparallèles (F=0) transition.
- Différence énergie : 5,9×10⁻⁶ eV → λ = 21,106 cm.
- Transition interdite ; durée vie ~10 millions années → ligne extrêmement étroite.
Pourquoi c'est crucial cosmologiquement
- Traverse la poussière — cartographie structure galactique invisible en optique.
- Trace distribution HI — bras spiraux, déformations, nuages haute vélocité, Courant Magellanique.
- 21 cm redshifté — sonde Âges sombres (z~6–20), Époque réionisation (HERA, SKA, LOFAR).
- Champ vélocité — Décalage Doppler donne courbes rotation → preuve matière noire.
Jalons observationnels
- 1951 : Ewen & Purcell (Harvard) première détection.
- Années 1950 : Van de Hulst, Oort, Muller cartographient rotation Voie Lactée.
- Années 2020 : Précurseurs SKA (MeerKAT, ASKAP) sondent millions galaxies en HI.
Le murmure 21 cm de l'hydrogène neutre est la Pierre de Rosette de la structure cosmique — de notre jardin à l'aube des galaxies.