辐射恒星反馈对 H I 到 H2 转变的动力学效应

原子氢到分子氢（H/H2）的转变已被广泛研究，因为它控制着星际云中处于分子态的气体比例。该比例通过 Schmidt-Kennicutt 定律与恒星形成相关联。尽管针对静态光解离区（PDRs）的 H I 层柱密度已有理论估计，但 Herschel 和高分辨率 ALMA（Atacama Large Millimeter Array）观测揭示了恒星形成区中由光蒸发过程引起的动力学效应。我们将 H/H2 转变的解析研究扩展至包含电离前沿传播的影响，特别是在 blister H II 区壁处存在光蒸发的情况下，并发现了其在紫外场存在时云表面总原子氢柱密度以及 H/H2 转变性质上的后果。我们通过半解析求解给出 H2 柱密度剖面的微分方程，考虑了晶粒上的 H2 形成、H2 光解离，以及建模为气体穿过电离前沿平流的动力学。考虑该平流相较于静态模型减小了原子区的宽度。若电离前沿速度超过某一值，原子区可能消失，导致 H/H2 转变与电离前沿合并。对于解离与合并两种构型，我们提供了确定总 H I 柱密度的解析表达式。我们的结果考虑了金属丰度。最后，我们将结果与受 O 型星照亮的 PDRs 观测进行比较，得出结论：动力学效应很强，尤其对低激发 PDRs 而言。