搜寻难以捉摸的亚甲基自由基
摘要
CH2 在 68 至 71 GHz 之间的跃迁首次在 Orion-KL 和 W51 Main 恒星形成区 (SFRs) 中被探测到。鉴于其上层能级为 225 K,它们被认为产生于新形成恒星附近致密、炽热的分子核中。然而,这尚未被对这些谱线的进一步观测所证实,其起源仍不清楚。总体而言,CH2 的观测数据稀缺,并且尽管它在天体化学背景下是一种重要化合物,其在天文源中的实际出现情况却很少被约束。本研究连同我们报道的其它近期对 Orion 区域的观测,排除了其与既热又密的气体相关联的可能性。我们发现 CH2 的发射分布紧密跟随 [CII] 158 um 发射的分布,而 CH2 在热核本身处未被探测到。观测反而表明,其延展发射来自光致电离区 (PDRs) 中炽热但稀薄的层,而非来自此类区域中较致密的部分,如 Orion Bar 的情况。这一假设通过将观测到的 CH2 线轮廓与已知的 PDR 示踪物 CRRLs 的线轮廓进行比较得到证实。此外,我们报道了在 W51E、W51M、W51N、W49N、W43、W75N、DR21 和 S140 等恒星形成区探测到 o-CH2 的 70 GHz 精细结构和超精细结构 (hfs) 谱线,以及在 W3 IRS5 处探测到 68-71 GHz 之间的三条精细结构和超精细结构谱线。进一步,使用非局部热动平衡 (non-LTE) 辐射转移分析,我们可以将气体温度和 H2 密度分别约束为 163 K 和 3.4e3 cm^-3。该分析确认了我们的假设,即 CH2 起源于温暖而稀薄的 PDR 层。我们的分析表明,在此类区域盛行的物理条件下的激发条件中,这些谱线正在脉泽放大 (masering),具有微弱的水平反转。由此产生的谱线自发发射的放大极大有助于它们的探测。
引用
@article{arxiv.2101.02654,
title = {Hunting for the elusive methylene radical},
author = {A. M. Jacob and K. M. Menten and Y. Gong and P. Bergman and M. Tiwari and S. Bruenken and A. O. H. Olofsson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.02654},
year = {2021}
}
备注
Accepted in A&A, 25 pages, 18 figures, 5 tables