旋转冷 OH⁺ 的解离复合及其对弥漫云中宇宙线电离率的启示
摘要
OH⁺ 的观测被用于推断弥漫原子云中的星际宇宙线电离率,从而约束宇宙线在星际云中的传播与屏蔽以及低能宇宙线能谱。在 H₂ 与 H 数密度之比低的区域,解离复合(DR)是 OH⁺ 的主要销毁过程,且 DR 速率系数对于预测 OH⁺ 丰度及推断宇宙线电离率十分重要。我们利用低温存储环中的电子–离子合并束装置,实验研究了处于最低转动能级的电子与振动弛豫 OH⁺ 的 DR。基于这些测量,我们推导出了适用于弥漫云化学模型的动力学温度速率系数,即针对处于电子、振动和转动基态的 OH⁺。在典型弥漫云温度下,我们的动力学温度速率系数比先前实验推导值大约 5 倍,比理论计算值大约 33 倍。我们结合实验与建模的结果表明,由 OH⁺ 和 H₂O⁺ 观测推断的宇宙线电离率显著增大,对应几何平均值为 (6.6 ± 1.0) × 10⁻¹⁶ s⁻¹,比先前推断的弥漫原子云宇宙线电离率大两倍以上。结合弥漫与致密分子云的观测,这些发现表明星际云中的宇宙线屏蔽程度高于此前的推断。
引用
@article{arxiv.2309.17015,
title = {Dissociative Recombination of Rotationally Cold OH$^+$ and Its Implications for the Cosmic Ray Ionization Rate in Diffuse Clouds},
author = {Ábel Kálosi and Lisa Gamer and Manfred Grieser and Robert von Hahn and Leonard W. Isberner and Julia I. Jäger and Holger Kreckel and David A. Neufeld and Daniel Paul and Daniel W. Savin and Stefan Schippers and Viviane C. Schmidt and Andreas Wolf and Mark G. Wolfire and Oldřich Novotný},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.17015},
year = {2023}
}
备注
Main paper: PDFLaTeX with 10 pages, 4 figures. Appendix starting on page 11: PDFLaTeX with 10 pages, 3 figures, 2 tables. This is the Accepted Manuscript version of an article accepted for publication in The Astrophysical Journal Letters. IOP Publishing Ltd is not responsible for any errors or omissions in this version of the manuscript or any version derived from it