$\alpha$ 增强天体化学：极端星系条件下的碳循环

天体化学已广泛发展为一种探测银河系（MW）以及近邻和遥远星系中各种条件下星际介质（ISM）物理性质的强大工具。目前大多数研究通常基于气相金属丰度对所有元素丰度应用线性缩放。然而，包括碳和氧在内的这些元素，通过恒星核合成和整体星系化学演化而差异性地富集，这一点在星暴、高红移恒星形成星系和低金属丰度矮星系等多重星系观测中的 $\alpha$-增强现象中显而易见。我们进行天体化学建模，以模拟一个 $\alpha$-增强的 ISM 气体云对被称为“碳循环”的碳三相（C$^+$、C、CO）丰度的影响。所考虑的 ISM 环境参数包括两种宇宙线电离率（$\zeta_{\rm CR}=10^{-17}$ 和 $10^{-15}\,{\rm s}^{-1}$）、两种各向同性远紫外辐射场强度（$\chi/\chi_0=1$ 和 $10^2$），以及尘埃-气体比与金属丰度之间的（亚）线性关系，以模拟不同星系类型的 ISM 条件。在 [C/O] $<$ 0 的星系中，CO、C 和 C$^+$ 的丰度和发射均下降，尽管存在差异性的偏差。研究发现，低-$J$ CO 发射是分子气体最稳定的示踪剂，而 C 和 C$^+$ 仅在有限条件下示踪 H$_2$ 气体，这与近期发现的 [CI]-暗星系一致。我们呼吁在使用 [CII]~$158\mu$m 和 [CI](1-0) 作为具有非零 [C/O] 比率的弥漫和致密气体的替代 H$_2$ 气体示踪剂时需谨慎。