宇宙线诱导的 H$_2$ 线发射：天体化学建模及对 JWST 观测的启示
星系天体物理
2022-08-24 v2
摘要
背景：已有提出 H 近红外谱线可由宇宙线激发，并可用于测定致密气体中的宇宙线电离率。一维模型表明，同时测量 H 气体柱密度与 H 线强度可约束宇宙线电离率以及星际介质（ISM）中低能宇宙线质子的谱斜率。目的：我们旨在研究关于 H 化学模型与 ISM 密度分布的某些假设对宇宙线诱导 H 发射线的影响。这对于利用詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）对这些谱线的观测来约束宇宙线电离率尤为重要。方法：我们比较了在不同气体化学与密度分布假设下的一维与三维模型中宇宙线诱导的转振动激发 H 发射线的预测发射。结果：我们发现相对于 H 柱密度，在 2.22、2.41、2.63 和 3.00 m 处的 (1-0)S(0)、(1-0)Q(2)、(1-0)O(2) 和 (1-0)O(4) 跃迁的 H 线强度预测相对独立于天体化学模型与气体密度分布，使其成为宇宙线电离率的稳健示踪剂。结论：我们推荐使用转振动 H 线发射结合云团 H 柱密度的估计，以约束电离率与低能宇宙线能谱。
引用
@article{arxiv.2206.09780,
title = {Cosmic-ray-induced H$_2$ line emission: Astrochemical modeling and implications for JWST observations},
author = {Brandt A. L. Gaches and Shmuel Bialy and Thomas G. Bisbas and Marco Padovani and Daniel Seifried and Stefanie Walch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.09780},
year = {2022}
}
备注
Accepted by A&A