利用甲醇观测数据测量星际气体参数的分析方法
星系天体物理
2017-10-23 v1 天体物理仪器与方法
摘要
我们分析了无外部辐射情况下的甲醇激发，并考虑了用于探测星际气体的局部热动平衡（LTE）方法。我们表明，仅当旋转图由上部能级位于同一K阶梯的谱线构建时，例如157 GHz的J_0-J_{-1}E线、165 GHz的J_1-J_0E线或25 GHz的J_2-J_1E线，才能正确估计气体动力学温度。气体密度应不低于10^7 cm^{-3}。由上部能级K值不同的谱线（96 GHz的2_K-1_K、145 GHz的3_K-2_K或241 GHz的5_K-4_K）构建的旋转图会显著低估温度，但可用于估计密度。此外，基于2_K-1_K线的旋转图能够以约2-5倍的因子估算甲醇柱密度。我们建议按以下方式使用旋转图。首先，应构建两个旋转图，一个基于96、145或241 GHz的谱线，另一个基于157、165或25 GHz的谱线。前者用于估计气体密度。若密度约为10^7 cm^{-3}或更高，后者能较好地再现温度。若密度约为10^6 cm^{-3}，从后者得到的温度应乘以1.5-2的因子。若密度约为10^5 cm^{-3}或更低，则后者给出的温度比动力学温度低三倍或更多，应仅用作动力学温度的下限。即使气体温度已知，由单线积分强度确定的甲醇柱密度误差也可能超过一个数量级。然而，若同时使用J_0-(J-1)_0E线以及J_1-(J-1)_1A^{+}或A^{-}线，柱密度的相对误差不超过几个单位。
引用
@article{arxiv.1710.07605,
title = {Analytical Methods for Measuring the Parameters of Interstellar Gas Using the Data of Methanol Observations},
author = {S. V. Kalenskii and S. Kurtz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.07605},
year = {2017}
}
备注
25 pages, 8 figures, 1 table