利用 Herschel-HIFI 对低质量原恒星附近 O2 的深度观测
太阳与恒星天体物理
2013-07-31 v1
摘要
根据传统的气相化学模型，O2 应在分子云中丰度较高，但直到最近，利用地面和空间天文台探测星际 O2 谱线发射的尝试均告失败。继 Herschel 在猎户座和 rho Oph A 分子云中多谱线探测到低丰度 O2 之后，研究其他环境变得尤为重要，我们在此量化了太阳质量原恒星附近的 O2 丰度。本文展示了利用 Herschel 空间天文台上的 HIFI 仪器，对深嵌的低质量 Class 0 原恒星 NGC 1333-IRAS 4A 在 487 GHz 处的 O2 观测结果。同时也获得了化学相关的 NO 和 CO 分子的补充数据。利用辐射转移模型分析高光谱分辨率数据以推断柱密度和丰度，并直接针对完整的气 - 尘化学模型进行了检验。深度 HIFI 谱未能在致密原恒星包层的速度处显示 O2，这意味着 O2/H2 的丰度上限极低，小于 6x10^-9 (3 sigma)。然而，在相对于原恒星偏移 1 km/s 的周围 NGC 1333 分子云速度处，看到了一个暂定的 (4.5 sigma) O2 探测信号。对于原恒星包层，纯气相模型和气 - 尘化学模型都需要一个漫长的坍缩前阶段（~0.7-1x10^6 年），在此期间原子氧和分子氧冻结到尘埃颗粒上并完全转化为 H2O，以避免在致密包层中过量产生 O2。同一模型也重现了对化学相关的 NO 分子的限制。周围云中 O2 的暂定探测结果与具有微小反应速率变化的低密度 PDR 模型一致。低质量原恒星周围坍缩包层中较低的 O2 丰度表明，进入原行星盘的气体和冰中 O2 含量极低。
引用
@article{arxiv.1307.8031,
title = {Deep observations of O2 toward a low-mass protostar with Herschel-HIFI},
author = {Umut A. Yıldız and Kinsuk Acharyya and Paul F. Goldsmith and Ewine F. van Dishoeck and Gary Melnick and Ronald Snell and Rene Liseau and Jo-Hsin Chen and Laurent Pagani and Edwin Bergin and Paola Caselli and Eric Herbst and Lars E. Kristensen and Ruud Visser and Dariusz C. Lis and Maryvonne Gerin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.8031},
year = {2013}
}
备注
15 pages, 13 figures, accepted by Astronomy & Astrophysics