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G035.39-00.33 中秒差距尺度上的低宇宙射线电离率

星系天体物理 2026-06-27 v1
作者: Andrea Socci , Ashley Barnes , Jaime Pineda , Olli Sipilä , Caroline Gieser , P. Caselli , Alvaro Hacar , Giuliana Cosentino , Chi-Yan Law , Morgan T. Owen , Prasanta Gorai , Francesco Fontani , Isazkun Jiménez-Serra , Jonathan C. Tan
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摘要

宇宙射线（CR）在星际介质（ISM）最致密和最冷的区域中调节气体的化学演化及其与磁场的耦合。然而，由于估计中的不确定性，H2_2 的宇宙射线电离率（ζ2\zeta_2）是描述分子云特征的最具争议的参数之一。我们开发了一个基于 N2_2H+^+、N2_2D+^+ 和 DCO+^+ 化学的新分析框架，以克服当前 ζ2\zeta_2 估计中的观测限制，并探测后者以及气体在多个密度区间的电子丰度 x(e)x(e)。我们将此方法应用于红外暗云（IRDC）G035.39-00.33 的秒差距尺度纤维，使用了来自北延伸毫米波阵列（NOEMA）的新观测数据，分辨率为 3′′3''（或 ∼9000\sim9000 au）。C18^{18}O 的辅助观测完善了这项巡天，以测量 G035.39-00.33 中的 x(e)x(e) 和 ζ2\zeta_2。CO 消耗在 G035.39-00.33 中普遍存在，其因子 fDf_\mathrm{D} 与云中 H2_2 的柱密度和数密度正相关。在这些相同的位置，氘丰度比（RDR_\mathrm{D}）增强，而相应的电子丰度值聚集在 ≲10−8\lesssim10^{-8} 以下。ζ2\zeta_2 在 G035.39-00.33 中变化了三个数量级（∼10−18−10−15\sim10^{-18}-10^{-15} s−1^{-1}），中位数约为 ∼2.3×10−18\sim2.3\times10^{-18} s−1^{-1}，与其他 IRDC 和巨纤维的报道一致，但平均低于 ISM 的典型 ζ2\zeta_2 值。ζ2\zeta_2 显示出对 N(H2)N(\mathrm{H_2}) 的函数依赖性，但其绝对值低于理论模型预测的值。这种行为表明在 G035.39-00.33 中发生了宇宙射线通量的整体衰减。宇宙射线通量似乎因先前报道的该区域磁场强度和形态的变化而减弱。

关键词

宇宙射线 电离率 分子云 红外暗云 氘丰度比 电子丰度 NOEMA

引用

@article{arxiv.2606.28765,
  title  = {Low cosmic-ray ionisation at parsec scales in G035.39-00.33},
  author = {Andrea Socci and Ashley Barnes and Jaime Pineda and Olli Sipilä and Caroline Gieser and P. Caselli and Alvaro Hacar and Giuliana Cosentino and Chi-Yan Law and Morgan T. Owen and Prasanta Gorai and Francesco Fontani and Isazkun Jiménez-Serra and Jonathan C. Tan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2606.28765},
  year   = {2026}
}