辐射泵浦对星际介质弥漫分子云中HD转动能级布居的影响

我们给出了冷弥漫星际介质（ISM）条件下紫外辐射泵浦对 HD 分子基态振动转动能级激发影响的理论计算。分析中考虑了两种主要激发机制：(i) 与原子和分子的碰撞，以及 (ii) 星际紫外（UV）辐射场的辐射泵浦。我们计算了对应于 Drane 星际紫外辐射场模型、并考虑 HD 分子自屏蔽的辐射泵浦速率系数 $\Gamma_{\rm ij}$。我们发现，若热气体压强 $p_{\rm th}\le10^4\left(\frac{I_{\rm{UV}}}{1}\right)\,\mbox{K\,cm}^{-3}$ 且 HD 柱密度低于 $\log N({\rm{HD}})<15$，则 HD 第一转动能级（$J = 1$）的布居主要由辐射泵浦而非碰撞决定。在此约束下，HD 转动能级的布居也比原子碳的精细结构能级对 UV 辐射强度更为敏感。我们提出，考虑 HD 转动能级的辐射泵浦可能对高红移原初气体冷却问题十分重要：来自第一代恒星的紫外辐射可增强早期宇宙中原初气体的 HD 冷却速率。