HII 区中氢的精细结构线

氢的 2s_{1/2} 态在 HII 区中是亚稳态且过占据的。此外，2p 态可由环境莱曼α辐射泵浦。这些态之间的精细结构跃迁可能在 HII 区中于 1.1 GHz（2s_{1/2}-2p_{1/2}）和/或 9.9 GHz（2s_{1/2}-2p_{3/2}）处被观测到，尽管吸收还是发射的细节由 2s 和 2p 态的相对布居决定。n=2 能级布居通过一个参数化方案求解，该方案允许对 2p 态进行莱曼α泵浦。莱曼α光子的密度由其产生率（可轻易从复合率确定）及其移除率决定。这里我们建议 HII 区中莱曼α辐射的主导移除机制是尘埃吸收。这避免了求解莱曼α转移问题的需要，并为 2p 态通过莱曼α光子被布居速率提供了一个上限。在几乎所有感兴趣的情形中，2p 态主要通过复合而非莱曼α泵浦被布居。然后我们在自由-自由辐射存在的情况下求解精细结构线的辐射转移问题。在很可能不存在莱曼α泵浦的情况下，2s_{1/2}-2p_{1/2} 线将呈现受激发射，而 2s_{1/2}-2p_{3/2} 线将呈现吸收。在高发射量 HII 区中搜寻 9.9 GHz 线提供了最好的探测前景。这些线预计是微弱的；在最佳情况下，期望线-连续谱比率为百分之几分之一，线强度为数十到一百 mK（使用绿岸望远镜）。