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超精细组比值:从氨反转线推导动力学温度的方案

星系天体物理 2020-11-03 v2 太阳与恒星天体物理

摘要

尽管氨是广泛使用的星际温度计,其转动温度与动力学温度的估计会受混合的超精细成分(HFCs)影响。我们开发了一种称为超精细组比值(HFGR)的新方案,其仅利用直接可观测量,即分组HFCs之间的强度比值。在模型谱上的检验表明,HFGR中的经验公式可由HFC组比值明确推导出转动温度(TrotT_{\rm rot})。我们基于模拟谱与真实数据,将HFGR与另两种经典方法(强度比值与超精细拟合)进行比较。HFGR有三项主要改进。首先,HFGR无需对HFC建模或拟合线轮廓,因而对HFC混合效应更稳健。其次,经模拟赋能的经验公式远比在参数空间上拟合谱更快,从而大幅节省机时与人力时间。第三,温度统计不确定性 ΔTrot\Delta T_{\rm rot} 作为信噪比(SNR)的函数是HFGR方案的自然产物。HFGR的内部误差在转动温度(10至60 K)、线宽(0.3至4 km/s)与光深(0至5)的宽广参数空间内为 ΔTrot0.5\Delta T_{\rm rot}\leq0.5 K。当存在谱噪声时,HFGR在 SNR > 4 时亦能维持 ΔTrot1.0\Delta T_{\rm rot}\leq 1.0 K(1 σ\sigma)的合理不确定度水平。

引用

@article{arxiv.2007.05229,
  title  = {Hyperfine Group Ratio: A Recipe for Deriving Kinetic Temperature from Ammonia Inversion Lines},
  author = {Shen Wang and Zhiyuan Ren and Di Li and Jens Kauffmann and Qizhou Zhang and Hui Shi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2007.05229},
  year   = {2020}
}