星际亚稳态氦吸收作为宇宙射线电离率的探针
太阳与恒星天体物理
2015-05-14 v1
摘要
宇宙射线对星际物质的电离率一直是一个主要的争议来源，不同的估计值相差三个数量级。对该率的观测约束都依赖于分析宇宙射线电离后产生的各种分子的化学性质，并且在许多情况下这些分析包含显著的不确定性。即使在最简单的情况（H3+）下，推导出的电离率也依赖于对吸收路径长度的（不确定的）估计。在本文中，我们研究了利用亚稳态氦的 10830 埃吸收线推断宇宙射线电离率的可行性。给出了朝向 HD 183143 的弥散云的观测结果，但仅给出了亚稳态氦柱密度的上限。对 He+ 化学的彻底研究表明，只有一小部分 He+ 会复合并进入三重态并占据亚稳态能级。此外，必须考虑次级电子对氦三重态流形的激发，因为它在某些环境中是产生 He* 的主要机制。结合这些不同的形成和破坏途径，我们推导出了亚稳态氦稳态丰度的新方程。将这些方程与我们的观测结果结合使用，我们发现 zeta_He < 1.2*10^-15 s^-1，这个上限比之前使用 H3+ 为该视线推断的电离率大约大 5 倍。虽然目前对星际 He* 的观测极其困难……
引用
@article{arxiv.0908.2816,
title = {Interstellar Metastable Helium Absorption as a Probe of the Cosmic-Ray Ionization Rate},
author = {Nick Indriolo and L. M. Hobbs and K. H. Hinkle and Benjamin J. McCall},
journal= {arXiv preprint arXiv:0908.2816},
year = {2015}
}
备注
8 pages, 2 figures, 2 tables, accepted for publication in ApJ