在 $z \sim 0.886$ 处分子氧丰度的新约束

我们报道了Karl G. Jansky甚大阵列（VLA）和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）对朝向PKS\,1830$-$21的$z=0.88582$引力透镜的红移分子氧（O$_2$）56.265~GHz和424.763~GHz跃迁的频谱观测。假设O$_2$能级布居在80~K的气体动力学温度下热化，ALMA未探测到O$_2$ 424.763~GHz吸收，给出了O$_2$柱密度$N({\rm O}_2) \leq 5.8 \times 10^{17}$~cm$^{-2}$的$3\sigma$上限。VLA频谱显示了CH$_3$CHO 56.185~GHz和56.265~GHz线的吸收，后者与O$_2$ 56.265~GHz线强烈混合。由于两条CH$_3$CHO线具有相同的平衡强度，我们利用已知的CH$_3$CHO 56.185~GHz线轮廓从VLA频谱中减除CH$_3$CHO 56.265~GHz特征，然后在残差频谱中搜寻O$_2$ 56.265~GHz吸收。在减去CH$_3$CHO的VLA频谱中未探测到红移O$_2$ 56.265~GHz吸收，得到$N({\rm O}_2) \leq 2.3 \times 10^{17}$~cm$^{-2}$。因此，我们得到相对于H$_2$的O$_2$丰度的$3\sigma$限制为$X({\rm O}_2) \leq 9.1 \times 10^{-6}$（VLA）和$X({\rm O}_2) \leq 2.3 \times 10^{-5}$（ALMA）。这比先前对外星系O$_2$丰度的最佳约束低$5-15$倍。在$z=0.88582$吸收体中低的O$_2$丰度可能源于其高中性碳丰度，以及其分子云表现为具有低数密度和高动力学温度的弥漫或透光云这一事实。