朝向恒星形成区的分子吸收线：HCO⁺、HNC、HCN和CN的比较研究
摘要
目的。对弥漫星际介质中气相化学起源的几种分子物种进行比较研究，是揭示星际介质耦合化学与动力学演化的关键输入。方法。利用IRAM-30米望远镜，在银河系平面大质量恒星形成区的λ 3 mm和λ 1.3 mm连续谱发射中，观测了HCO⁺、HCN、HNC和CN的最低转动跃迁吸收线。吸收线探测了这些视线方向上数千秒差距范围内的气体。通过比较两个最低跃迁的吸收，推断出HCO⁺的激发温度。所有分子物种在同一视线上的光谱被分解为高斯速度分量。大多数分量出现在给定视线的所有光谱中。对每个分量，我们推导了中心光深、速度弥散，并计算了分子柱密度。我们将结果与紫外主导的光解离区化学模型（PDR模型）以及由湍流能量耗散驱动化学的非平衡模型（TDR模型）的预测进行了比较。结果。所有速度分量的分子柱密度跨越两个数量级。CN、HCN和HNC的柱密度彼此线性相关，平均比值为N(HCN)/N(HNC)=4.8±1.3和N(CN)/N(HNC)=34±12，与HCO⁺的柱密度相关性较弱，N(HNC)/N(HCO⁺)=0.5±0.3、N(HCN)/N(HCO⁺)=1.9±0.9和N(CN)/N(HCO⁺)=18±9。这些比值与从高银纬视线观测推断的比值相似，表明银河系平面吸收线采样的气体与太阳邻域具有相同的化学性质。高斯速度分量的半高全宽范围为0.3至3 km s⁻¹，且HCO⁺线的半高全宽比含CN分子宽30%。PDR模型无法同时再现观测到的含CN物种和HCO⁺的丰度，即使对于高密度物质（100 cm⁻³ < nH < 10⁴ cm⁻³）也是如此。而TDR模型能够再现所有分析分子在中等气体密度（30 cm⁻³ < nH < 200 cm⁻³）和弥漫星际介质中观测到的湍流能量下的观测丰度和丰度比。结论。间歇性湍流耗散似乎是整个银河系弥漫和半透明气体气相化学的一个有前景的驱动因素。耗散机制的细节仍需进一步研究。
引用
@article{arxiv.1006.0582,
title = {Molecular absorption lines toward star-forming regions : a comparative study of HCO+, HNC, HCN, and CN},
author = {Benjamin Godard and Edith Falgarone and Maryvonne Gerin and Pierre Hily-Blant and Massimo De Luca},
journal= {arXiv preprint arXiv:1006.0582},
year = {2015}
}