用于行星应用的 H$_2$/He 浴中 HD 的精确参考光谱
地球与行星天体物理
2024-07-03 v1 天体物理仪器与方法
原子物理
化学物理
摘要
氢氘 (HD) 分子是天体物理研究中重要的氘示踪剂。巨行星的大气以分子氢为主，同时观测 H 和 HD 谱线可提供这些行星上 D/H 比的可靠信息。参考光谱参数在此类研究中起着至关重要的作用。在这些大气所遇到的热力学条件下，HD 的光谱研究不仅需要知道谱线强度和位置，还需要关于压力致谱线线型和频移的精确参考数据。我们的目标是提供涵盖巨行星大气相关任何热力学条件（即任何相关温度、压力以及扰动气体（H/He 混合物）成分）的 HD 谱线精确碰撞致线型参数。我们在一个新的高精度从头算势能面上进行量子散射计算，并利用由此获得的散射 S 矩阵来确定碰撞致线型参数。我们使用腔衰荡光谱法验证了我们的理论方法。我们报告了纯转动 R(0)、R(1) 和 R(2) 谱线的精确碰撞致线型参数，这些是巨行星大气研究中最相关的 HD 谱线。除了基本的 Voigt 轮廓碰撞参数（即展宽和频移参数）外，我们还报告了它们的速度依赖性和复杂的 Dicke 参数，在巨行星条件下，这些参数可将 HD 谱线的有效宽度和高度影响至近 2 倍。本工作达到的亚百分比级精度显著改善了先前可用的数据。所有报告的参数均与 HITRAN 数据库格式一致，从而允许使用 HAPI 生成超越 Voigt 轮廓的 HD 光谱。
引用
@article{arxiv.2403.03747,
title = {Accurate reference spectra of HD in H$_2$/He bath for planetary applications},
author = {H. Jóźwiak and N. Stolarczyk and K. Stankiewicz and M. Zaborowski and D. Lisak and S. Wójtewicz and P. Jankowski and K. Patkowski and K. Szalewicz and F. Thibault and I. E. Gordon and P. Wcisło},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.03747},
year = {2024}
}