巨分子云碰撞作为恒星形成触发机制 IX：化学演化

巨分子云（GMCs）之间的碰撞被提议作为大质量恒星与星团形成的触发机制。为研究此类碰撞的天体化学特征，我们对处于不同宇宙射线电离率（CRIRs）$\zeta$ 下的碰撞与非碰撞云进行了三维磁流体动力学模拟，并追踪包含气相与冰相组分的化学演化。在 GMC 尺度上，碳最初主要处于 $\rm{C^+}$ 中，随后随着云中致密、较冷纤维、团块与核的形成，转变为 C、CO，继而变为冰相 CO 与 $\rm{CH_3OH}$。氧的预算由 O、CO 与水冰主导。在致密区域中，我们探究了气相 CO 耗尽因子 $f_D$（衡量其向尘粒冻结的程度），包括其对 CRIR 以及质量面密度与温度等观测量的依赖。我们还识别了致密团块并分析其物理与化学性质，包括经合成谱线发射建模后，研究红外暗云（IRDCs）中常用的度量，特别是 CO、$\rm HCO^+$ 与 $\rm N_2H^+$ 的丰度。对于碰撞情形，我们发现团块典型密度为 $n_{\rm H}\sim10^5\:{\rm{cm}}^{-3}$、温度约 $20\:$K，而非碰撞 GMC 中的团块更冷。依 $\zeta$ 与 GMC 动力学历史不同，我们发现 CO 耗尽因子可达 $f_D\sim10$，且 HCO$^+$ 丰度为 $\sim 10^{-9}$ 至 $10^{-8}$、$\rm{N_2H^+}$ 为 $\sim10^{-11}$ 至 $10^{-10}$。与观测 IRDC 团块比较表明，更倾向于低 CRIR（$\sim10^{-18}\:{\rm{s}}^{-1}$）以及更宁静（非碰撞）、更冷且演化更充分的化学动力学历史。我们讨论了结果的普遍意义及其在对分子云观测解读中的注意事项。