星际云中[CII]精细结构跃迁的碰撞激发
星系天体物理
2015-06-11 v2
摘要
我们通过简单云模型产生的谱线强度，分析了电离碳（C+）的158微米（1900.5 GHz）精细结构跃迁的碰撞激发。单一的C+精细结构跃迁是原子星际介质以及碳以部分或完全电离形式存在的光子主导区域中非常重要的冷却剂。[CII]谱线被广泛用作银河系及其他星系中恒星形成的示踪剂。[CII]精细结构跃迁的激发可通过与氢分子、氢原子和电子的碰撞发生。借助Herschel上的HIFI仪器和SOFIA上的GREAT仪器，对[CII]的速度分辨观测已成为可能。由于13C+类似跃迁各成分的相对微弱与混合，难以确定[CII]谱线的光学深度，这使得对这些观测的分析变得复杂。我们讨论了[CII]谱线的激发与辐射跃迁，推导了若干极限情形的解析结果，并使用大速度梯度模型进行了数值求解以进行更具包容性的分析。我们证明，对于最高可达气体动力学温度亮度温度1/3的天线温度，天线温度与C+的柱密度呈线性正比关系，而与跃迁的光学深度无关，这可被称为有效光学薄（EOT）近似。我们综述了各种碰撞伙伴对[CII]谱线激发的临界密度。我们简要分析了C+的吸收，并在最后讨论了C+冷却以及关于谱线强度的考量如何影响这一星际介质重要冷却剂的行为。
引用
@article{arxiv.1209.4536,
title = {Collisional Excitation of the [CII] Fine Structure Transition in Interstellar Clouds},
author = {Paul F. Goldsmith and William D. Langer and Jorge L. Pineda and T. Velusamy},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.4536},
year = {2015}
}