在分辨的自调节星际介质中H/H$_2$与C$^+$/C/CO分布的金属丰度依赖性
星系天体物理
2021-10-20 v2 天体物理仪器与方法
摘要
我们研究了在自调节星际介质(ISM)中H/H与C/C/CO分布对金属丰度的依赖关系，涵盖宽广的金属丰度范围()。为此，我们进行了高分辨率（粒子质量）的流体动力学模拟，并耦合了时间依赖的H化学网络。随后基于时间依赖的非稳态（“非平衡”）H丰度，用精确的化学网络对结果进行后处理以模拟相关的C/C/CO丰度。我们发现时间平均的恒星形成率与ISM结构对金属丰度不敏感。与分子屏蔽相关的柱密度似乎与引力不稳定气体中的体密度相关。随着金属丰度降低，H逐渐偏离稳态（“平衡”）并呈现平缓的丰度分布，直至在光解前沿处急剧截断。相比之下，CO分布陡峭且受光解控制，因为CO迅速达到稳态。我们构建了有效的一维云模型，成功捕捉了模拟中的时间平均化学分布。在低金属丰度下，稳态模型显著高估了弥漫介质中H的丰度。然而被高估的H对CO影响甚微。因此，CO暗H气体的质量分数显著低于完全稳态模型的预测。H/C与H/C的质量比均表现出比H/CO更弱的对的依赖，这潜在表明就质量预算而言，C与C在低下可作为H的替代示踪物。我们用于后处理的化学代码已公开可用。
引用
@article{arxiv.2103.03889,
title = {Metallicity dependence of the H/H$_2$ and C$^+$/C/CO distributions in a resolved self-regulating interstellar medium},
author = {Chia-Yu Hu and Amiel Sternberg and Ewine F. van Dishoeck},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.03889},
year = {2021}
}
备注
ApJ accepted, 32 pages (main text 24 pages), chemistry code available at https://github.com/huchiayu/AstroChemistry.jl