星际介质中的 CII：重新审视 H$_2$ 的激发作用

C$^+$是星际介质许多区域的关键成分，因为它可以是碳的主要储库，并且在广泛条件下是主要的气体冷却剂。其 158$\mu$m 精细结构线的发射被用于追踪银河系中光子主导区域的结构，并常被用作测量外部星系恒星形成率的指标。在大多数条件下，单条 [CII] 线的发射与碰撞激发速率系数成正比。我们在此利用改进的 [CII] 与 H$_2$ 碰撞去激发速率计算，得出了更准确的星际 C$^+$精细结构发射、临界密度及其冷却速率的表达式。新的量子计算中的碰撞速率比先前可用的数据大约 25%，并缩小了原子氢和分子氢激发速率之间的差异。这导致 [CII] 激发准独立于分子分数，从而仅取决于总氢粒子数密度。假设 LTE H$_2$ 正仲比 (ortho to para ratio)，在 20 K 至 400 K 温度范围内，一个方便的冷却速率表达式为 $\Lambda ({\rm LTE~OPR}) = \left(11.5 + 4.0\,e^{-100\,\mathrm K/T^{\rm kin}}\right)\;e^{-91.25\,\mathrm K/T^{\rm kin}}\,n ({\rm C}^{+})\,n({\rm H}_2)\times 10^{-24}\;{\rm ergs}~{\rm cm}^{-3}~{\rm s}^{-1}$。本研究应能促进对 [\CII] 线发射及其冷却作用进行更准确和便捷的分析。