En el capítulo 2.2 de Astrophysics of Gaseous Nebulae y AGN, Ostriker y Ferland afirman que, en lo que respecta a la ionización, se puede suponer que todos los átomos están en el estado fundamental en un entorno de Esfera de Strömgren (estática, homogénea , isotérmico nube de hidrógeno puro alrededor de una sola estrella). Si bien no dudo de la validez de esta suposición, tengo algunos problemas con la forma en que la justifican.
Estiman la tasa de ionización inversa para el hidrógeno en estado fundamental a una distancia típica de la estrella, que es, por supuesto, el tiempo de vida contra la ionización desde el estado fundamental. . Luego dicen que la estimación también es válida para las ionizaciones de niveles excitados y encuentran
donde y son el tiempo de vida típico contra la excitación y el tiempo de vida típico de los estados excitados, respectivamente. Hasta ahora tan bueno. En el siguiente paso, sin embargo, terminan su cadena de argumentación diciendo que, en consecuencia, cualquier átomo en un estado excitado tendrá tiempo suficiente para decaer al estado fundamental antes de que pueda ionizarse, por lo que todas las ionizaciones son del estado fundamental. Ese es mi entendimiento al menos.
Mi problema con esto es el siguiente: supongamos que tengo algún mecanismo que mantiene una buena fracción de mis átomos en un estado excitado. En ese caso, incluso si , tendré ionizaciones de este nivel excitado simplemente porque siempre está poblado. Entonces, en mi opinión, lo que uno realmente debería mirar es la vida útil de un átomo contra la excitación.
Mi primera pregunta es: ¿Me estoy perdiendo algo o me equivoqué en algo?
Y en segundo lugar: si mi argumentación tiene sentido, uno tiene que comparar el tiempo de vida contra la excitación con , ¿derecho? ¿Dónde puedo encontrar las secciones transversales correspondientes para la excitación radiativa y de colisión? Solo pude encontrar secciones transversales de ionización.
Simplemente no hay ningún otro mecanismo para mantener a la población emocionada en una esfera de Stromgren. En principio, las colisiones también pueden provocar excitaciones, pero si realiza un cálculo de orden de magnitud, encontrará que el tiempo entre colisiones es mucho más largo que el tiempo para recibir un fotón ionizante. En un entorno de laboratorio, es posible que pueda obligar a algunas partículas a permanecer en un estado excitado utilizando el efecto Quantum Zeno, pero eso no sucederá en el espacio interestelar.
Entonces, sin algo para mantener los átomos en un estado excitado, incluso si comienzas con todo en el estado excitado, en el tiempo encontrará que todo se ha descompuesto al estado fundamental, con la excepción de una fracción muy pequeña , que puede haber pasado a un estado de mayor energía. Suponiendo que la vida útil de esos estados muy excitados sea comparable, después de algunas veces más , encontrará que incluso esos se habrán desintegrado al estado fundamental.
usuario35915