z~0 盘星系模拟中的暗分子气体

分子云的 $\rm H_2$ 质量传统上由 CO(J=1-0) 转动跃迁谱线示踪。尽管如此，CO 相对容易被光解离，也可被宇宙线摧毁，从而使部分分子气体成为“CO-暗”气体。我们研究了两个 $z \sim 0$ 盘星系中 CO-暗气体的含量与物理性质，并对有前景的替代示踪剂（[CI] 609 $\mu$m 与 [CII] 158 $\mu$m 发射）的预期强度作出预测。为此，我们将盘星系的宇宙学 zoom 模拟与热-辐射-化学平衡星际介质(ISM)计算相结合，以模拟预测的 H~\textsc{i} 和 $\rm H_2$ 丰度以及 CO(J=1-0)、[CI] 609 $\mu$m 和 [CII] 158 $\mu$m 发射性质。我们的模型将 ISM 视为径向分层云的集合，其性质由体积与柱密度、气相金属丰度、星际辐射场和宇宙线电离率决定。我们的主要结果如下。采用观测驱动的 CO-暗气体定义，即 $W_{\rm CO} < 0.1$ K-km/s 的 $\rm H_2$ 气体，我们发现总 $\rm H_2$ 质量的显著部分（$> 50\%$）位于 CO-暗气体中，其中多数为因低尘埃柱密度而屏蔽不良的弥散气体。CO-暗分子气体往往以 [CII] 为主，尽管 [CI] 在许多情况下也是暗气体的明亮示踪剂。同时，[CII] 也倾向于示踪中性原子气体。因此，当我们量化三种碳基分子气体示踪剂的转换因子时，发现 [CI] 受弥散原子气体污染最少，且对次级参数相对不敏感。