弥散星际介质中 H2 和 H3+ 正 - 仲化学的首次时间依赖性研究：观测与理论预测的交汇
星系天体物理
2014-09-24 v2
摘要
弥散星际介质（ISM）中的化学过程启动了物质生命周期中分子复杂性的逐渐增加。H3+ 是一种关键分子，它通过质子供体作用促成新分子键和新分子的构建。其演化与分子氢密切相关，被认为已得到充分理解。然而，最近在弥散 ISM 中对 H2 和 H3+ 的正交（ortho）和仲（para）谱线的观测显示，这两种关键物种之间的核自旋激发温度和布居数存在令人困惑的差异。与现代天体化学模型的预测相反，H3+ 似乎不像 H2 那样处于热平衡状态。我们对弥散 ISM 中 H2 和 H3+ 的仲态分数进行了首次时间依赖性建模，并将结果与一组视线观测（包括本研究提出的新测量数据）进行了比较。我们分离出了一组 H3+ 的关键反应，发现 H3+ 最低转动态通过解离复合发生的破坏在很大程度上控制了其正/仲比。除非假设 H3+ 的 (1,1)-态和 (1,0)-态破坏之比大于 1:5，否则无法与观测结果达成合理的吻合。此外，将宇宙射线（CR）电离率增加至 10(-15) 1/s 可进一步改善拟合效果，而其他单个物理参数（如密度和化学年龄）的变化对预测的正/仲比影响甚微。因此，我们的研究呼吁在星际条件下对关键离子 H3+ 的解离复合速率和分支比进行新的实验室测量。
引用
@article{arxiv.1403.6533,
title = {First Time-dependent Study of H2 and H3+ Ortho-Para Chemistry in the Diffuse Interstellar Medium: Observations Meet Theoretical Predictions},
author = {T. Albertsson and N. Indriolo and H. Kreckel and D. Semenov and K. N. Crabtree and Th. Henning},
journal= {arXiv preprint arXiv:1403.6533},
year = {2014}
}
备注
27 pages, 6 figures, 3 tables