Le righe di ricombinazione radio (radio recombination lines, RRL) sono un potente strumento per conoscere alcuni parametri fisici del mezzo interstellare, quali le densità e temperature degli elettroni liberi in regioni di alta ionizzazione. Tali righe hanno origine dalla cattura di un elettrone da parte di un atomo ionizzato e dai suoi successivi passaggi verso un livello energetico di equilibrio. Per ogni transizione verso un livello di eccitazione più bassa vi è l’emissione di un fotone la cui frequenza è data dalla formula di Balmer:

dove è il numero quantico principale, è la differenza tra il livello di partenza e quello di arrivo, è la costante di Rydberg e dipende dalla massa atomica.

Per identificare le righe di ricombinazione radio si indica il simbolo dell'atomo ionizzato, seguito dal numero quantico del livello più basso e da una lettera greca che identifica il salto quantico . Ad esempio, la riga C252 è una riga di ricombinazione di Carbonio in cui la transizione dell’elettrone avviene dal livello = 253 al = 252 (, , e indicano rispettivamente un = 1, 2, 3, 4).

Le RRL di idrogeno e di elio si osservano principalmente in direzione di regioni HII, dove il mezzo interstellare è completamente ionizzato. Le righe di ricombinazione del carbonio hanno invece origine in regioni più fredde, essenzialmente al confine tra regioni HII e nubi molecolari o nei dintorni di stelle di tipo spettrale OB. Vi sono tuttavia righe di ricombinazione del carbonio che non hanno origine in zone associate a regioni HII, né a stelle di tipo OB. Esse sono state osservate in direzione di Cas A e si suppone che abbiano origine in regioni in cui la temperatura è compresa tra 20 K e 50 K e dove la radiazione ultravioletta è tale da ionizzare il carbonio e non l’idrogeno. La riga di ricombinazione C252 ha una frequenza di 408.70 MHz, ed è pertanto osservabile con la Croce del Nord. Il lavoro eseguito da Smirnov et al. (2001) è per l’appunto la misura di tale transizione in direzione del resto di supernova Cas A.

La figura a sinistra riporta la detezione della riga di ricombinazione del carbonio rilevata con lo spettrometro digitale MSPEC0 collegato al il ramo N-S della Croce del Nord, nel corso della campagna di ricerca intrapresa nell'inverno del 1999/2000.

La figura a destra riporta un'immagine radio dei resti della supernova Cas A.

(Immagine cortesemente fornita da NRAO/AUI/NSF)