朝向仙后座 A 的冷云中的碳和氢射电复合线

我们利用低频阵列（Low Frequency Array）对朝向仙后座 A 视线方向上的低频 33-78 MHz 频谱进行了系统的高光谱分辨率调查，并辅以 304-386 MHz 的韦斯特博克合成射电望远镜观测。在本文（系列第一篇）中，我们重点关注碳射电复合线。我们在 -47 和 -38 km s$^{-1}$ 处探测到量子数 n=438-584 的 Cn$\alpha$ 吸收线，以及 n=257-278 的高信噪比发射线。这些谱线与英仙座旋臂组分中的冷云相关。我们在 n=257-278 处探测到了 Hn$\alpha$ 发射线。此外，我们还探测到了与猎户座旋臂相关的 0 km s$^{-1}$ 处的 Cn$\alpha$ 线。我们分析了这些跃迁的光深及其线宽。我们的模型表明，英仙座旋臂中的碳谱线分量最佳拟合参数为电子温度 85 K 和电子密度 0.04 cm$^{-3}$，约束精度在 15\% 以内。电子压力的约束精度在 20\% 以内。我们认为，这些碳射电复合线大部分产生于分子云的 CO 暗表面层，其中大部分碳已电离，而氢已从原子态转变为分子态。氢谱线显然与发射碳谱线的云相关，但低频上限表明它们可能示踪的是不同的气体。结合氢和碳的结果，我们得出宇宙射线电离率的坚实下限为 2.5$\times$10$^{-18}$ s$^{-1}$，但实际值可能要大得多。