来自温热巨分子云的异常 HCN 发射

HCN 被认为是致密分子气体的良好示踪剂，而后者是恒星形成的燃料。然而，近期对巨分子云（GMCs）的大尺度巡天探测到了延展的 HCN 谱线发射。此类观测常能分辨 HCN J=1-0 超精细结构（HFS）。精确确定气体的物理条件需要处理 HFS 谱线重叠效应。在此，我们利用包含谱线重叠的非局域辐射转移模型以及新的 HFS 分辨的 HCN 与 para-H2 和 ortho-H2 非弹性碰撞速率系数（通过 scaled-IOS 近似计算至 Tk=500 K），研究 HCN 的 HFS 激发与谱线发射。此外，我们考虑了电子碰撞在 HFS 能级激发中的作用。我们发现谱线重叠与不透明度效应常产生异常的 HCN J=1-0 HFS 谱线强度比（与所有 HFS 谱线具有相同 Tex 的通常假设不符）以及异常的 HFS 谱线宽度比。谱线重叠与电子碰撞也增强了较高 J 转动谱线的激发。对于 H2 密度低于几×10^5 cm-3、电子丰度高于约 10^-5 的分子气体，电子激发变得重要。特别地，电子激发可在 GMC 中极低密度但非常延展的气体中产生低表面亮度的 HCN 发射。这种广泛存在的 HCN 发射成分可能影响河外星系 HCN 光度与恒星形成率关系的解释。另一种可能是，延展的 HCN 发射源自致密的恒星形成核，并被较大范围的较低密度气体包层共振散射。存在两种情形——即电子辅助（弱）碰撞激发与散射——导致不同的 HCN J=1-0 HFS 强度比，可基于观测进行检验。