包含辐射泵浦和化学泵浦过程的CH+转动激发完整模型

目的。远红外和亚毫米分子谱线的激发可能源于非反应碰撞、化学形成或远红外、近红外和光学荧光。作为模板，我们研究了这些过程对亚甲基阳离子CH+激发及其转动跃迁强度的影响，这些跃迁最近在致密光解离区（PDR）和行星状星云中探测到发射。方法。我们开发了一个非局部热力学平衡（non-LTE）激发模型，该模型包含了CH+的完整能级结构，即考虑了其振动以及束缚和非束缚电子态被近红外和光学光子泵浦。该模型包括了与H、H2、He和e-的非反应碰撞的理论截面，并使用玻尔兹曼分布来描述CH+在通过C+氢化化学形成过程中激发态能级的占据概率。为了确认我们的结果，我们还进行了广泛的分析研究，用于预测几种双原子分子（即HF、HCl、SiO、CS和CO）的主要激发过程。结果。在密度nH = 10^4 cm-3时，如果辐射场在~0.4、~4和~300 μm处的强度超过局部星际辐射场（ISRF）的10^5、10^8和10^4倍，则CH+转动能级的激发由电子态、振动和转动态的辐射泵浦主导。低于这些值时，即使在高动力学温度（~1000 K）下，化学泵浦也是J > 1能级的主要激发源。在猎户座棒和NGC 7027 PDR中观测到的CH+远红外发射线与我们的激发模型预测一致，假设入射远紫外（FUV）辐射场约为3 × 10^4（以Draine单位计），密度约为5 × 10^4和2 × 10^5 cm-3。对于NGC 7027，密度估计值比传统激发代码推导的低10到100倍。将我们的模型应用于其他X1Σ+基态双原子分子，我们发现HF、SiO和HCl是对其振动和束缚电子态辐射泵浦最敏感的物种。在这两种情况下，在密度nH = 10^4 cm-3时，改变其转动能级布居所需的最小近红外和光学/紫外辐射场强度约为局部ISRF的10^3倍。所有这些结果表明，星际和星周介质的密度低于先前确定的，并对研究充分的分子云的团块性提出了质疑。