星际介质中 13CH 的首次探测
星系天体物理
2020-08-26 v1
摘要
近年来，对次甲基 (CH) 的亚毫米和远红外跃迁的大量高光谱分辨率观测表明，该自由基是 H2 的一个有价值的替代物，可用于在银河系尺度上表征星际介质 (ISM) 内的分子气体，包括 CO-暗成分。在此，我们报告了使用 SOFIA 上的 upGREAT 接收机在 ISM 中发现了 13CH 同位素体。我们探测到了其基态 2THz 频率跃迁的三个超精细结构分量，并确定了四个大质量恒星形成区的 13CH 柱密度。ISM 中含碳分子的普遍存在，使得确定碳的两种稳定同位素 12C/13C 的丰度比成为银河系化学演化研究的基石。虽然该比值随银心距离的增加而上升，但使用不同分子（CO、H₂CO 等）的观测结果进行测量时，会显示出依赖于所用示踪物的系统性变化。这些观测到的不一致性可能源于光学深度效应、化学分馏或同位素选择性光解离。CH 由 C⁺ 通过紫外驱动或湍流驱动的化学过程形成，反映了 C⁺ 的分馏，并且与先前用于确定 12C/13C 同位素比的其他分子不同，它没有显示出任何显著的分馏效应，这使其成为整个银河系 12C/13C 比值的理想示踪物。因此，通过将推导出的 13CH 柱密度与先前获得的 SOFIA 数据中主同位素体 12CH 的相应跃迁进行比较，我们推导出 Sgr B2(M)、G34.26+0.15、W49(N) 和 W51E 的 12C/13C 同位素比。将我们从 12/13CH 推导出的值添加到先前对银河系同位素梯度的计算中，我们推导出修正后的值 12C/13C = 5.85(0.50)R_GC + 15.03(3.40)。
引用
@article{arxiv.2007.01190,
title = {First detection of 13CH in the interstellar medium},
author = {Arshia M. Jacob and Karl M. Menten and Helmut Wiesemeyer and Rolf Guesten and Friedrich Wyrowski and Bernd Klein},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.01190},
year = {2020}
}