弥漫星际云中的 H3+：宇宙射线电离率的示踪剂

利用高分辨率红外光谱，我们调查了二十条视线上的 H3+ 吸收。在八条弥漫云视线中探测到了 H3+，其柱密度变化范围从 0.6x10^14 cm^-2 到 3.9x10^14 cm^-2。这使得探测到 H3+ 的弥漫云视线总数达到十四条。这些探测主要集中在银河系平面沿线的视线，但在银河经度上分布良好。结果表明，丰富的 H3+ 在弥漫星际介质中很常见。由于与 H3+ 产生和销毁相关的化学过程很简单，这些柱密度测量值可以与其他各种数据结合使用，以推断初级宇宙射线电离率 zeta_p。数值范围从 0.5x10^-16 s^-1 到 3x10^-16 s^-1，平均值为 2x10^-16 s^-1。在未探测到 H3+ 的地方，电离率的上限与该范围一致。zeta_p 的平均值比标准速率以及先前其他小组使用 OH 和 HD 测量报告的速率大约大一个数量级。这种差异最可能是由于速率常数测量不准确以及忽略了那些研究进行时尚未知的影响所致。我们认为，观测到的 H3+ 柱密度是宇宙射线电离率最直接的示踪剂，因为其化学过程简单。最近的弥漫云化学模型要求宇宙射线电离率在 10^-16 s^-1 数量级，以重现观测到的各种原子和分子物种的丰度，这与我们的观测结果大致相符。