分子云尺度化学组成 III：通过化学模型约束平均物理性质

理解银河系源中分子云尺度上分子线强度与化学组成的起源十分重要，因其可作为与外星系源化学组成比较的基准。近期对 10 pc 尺度平均的 3 mm 谱观测显示，在分子谱线 HCN、HCO$^+$、CCH、HNC、HNCO、c-C$_3$H$_2$、CS、SO、N$_2$H$^+$ 与 CN 上，各源间具有相似谱型。为约束产生此类谱型的平均物理性质，我们采用含时气-粒化学模型并接续辐射转移计算来建模分子谱。我们使用一组物理参数：密度 $n=3 \times 10^2 - 3\times 10^4$ cm$^{-3}$、温度 $T=10-30$ K、视觉消光 $A_{\rm V} = 2,4,10$ mag、宇宙线电离率 $\zeta = 10^{-17} - 10^{-16}$ s$^{-1}$ 以及硫元素丰度 $S/H = 8\times 10^{-8} - 8\times 10^{-7}$。与观测谱的比较表明，谱可由较低密度 $n=(1-3) \times 10^3\,$cm$^{-3}$、$T=10\,$K、$\zeta = 10^{-17}$ s$^{-1}$ 及 $10^5$ 年的较短化学时标很好地重现。这一较短化学时标可能意味着分子云持续受湍流影响，并暴露于低密度、低 $A_{\rm V}$ 区域，由 UV 辐射“重置”化学钟。所得较低密度比常引用的光学薄情形临界密度低数个量级。同时，该密度范围与近期分子云尺度成图观测分析的结果一致。