氦氢离子（HeH$^+$）的天体物理首次探测
星系天体物理
2019-06-19 v1 宇宙学与河外天体物理
太阳与恒星天体物理
摘要
在化学黎明时期，当年轻宇宙的温度降至 4000 K 以下时，大爆炸核合成中产生的轻元素离子按电离电势的逆序复合。由于其更高的电离电势，He（54.5 eV）和 He（24.6 eV）首先与自由电子结合形成第一个中性原子，早于氢的复合（13.6 eV）。那时，在这个无金属且低密度的环境中，中性氦原子通过与质子辐射缔合（He + H HeH + h）形成了宇宙中第一个分子键，即氦氢离子 HeH。随着复合进行，HeH 的破坏（HeH + H He + H）创造了形成分子氢的第一条路径，标志着分子时代的开始。尽管 HeH 分子对早期宇宙的演化无疑十分重要，但迄今为止它仍未在星际空间中被明确探测到。在实验室中，该离子早在1925年就被发现，但直到七十年代末才讨论了 HeH 可能存在于局部天体物理等离子体中的可能性。特别是，行星状星云中的条件被证明适合产生潜在可探测的 HeH 柱密度：来自中心炽热白矮星的硬辐射场产生了重叠的 Str\"omgren 球，其中预计 HeH 主要通过 He 和 H 的辐射缔合形成。借助 SOFIA 上的 GREAT 光谱仪，HeH 在 149.1 m 处的转动基态跃迁现在可被观测。我们在此报告在行星状星云 NGC7027 方向上的探测结果。
引用
@article{arxiv.1904.09581,
title = {First astrophysical detection of the helium hydride ion (HeH$^+$)},
author = {Rolf Güsten and Helmut Wiesemeyer and David Neufeld and Karl M. Menten and Urs U. Graf and Karl Jacobs and Bernd Klein and Oliver Ricken and Christophe Risacher and Jürgen Stutzki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.09581},
year = {2019}
}
备注
3 figures, 2 tables