分子云的光蒸发与远红外线辐射

为了改进对巨分子云（GMC）远红外（FIR）线辐射的预测，我们研究了由外部远紫外（FUV）和电离（极紫外，EUV）辐射在 GMC 结构上产生的光蒸发（PE）效应。我们考虑了质量在 $M_{\rm GMC} = 10^{3-6}\,\rm{M_{\odot}}$ 范围内的三个不同 GMC。我们的模型包括：(i) 基于观测的非均匀 GMC 密度场，以及 (ii) 其在 PE 过程中的时间演化。在基准情形下（$M_{\rm GMC}\approx10^5 M_{\odot}$），对于气体金属丰度 $Z=0.05-1\,\rm Z_{\odot}$，光蒸发时间（$t_{pe}$）分别从 1 Myr 增加到 30 Myr。接下来，我们计算了追踪 GMC 中性和电离气体层的关键 FIR 线（$158\,\rm{\mu m}$ 处的 [CII]，$88\,\rm \mu m$ 处的 [OIII]）随 $G_0$ 和 $Z$ 变化的含时光度，直至 $t_{pe}$ 处完全光蒸发。我们发现，在云的存活时间内，[CII] 的比光度几乎与 GMC 模型无关。更强的 FUV 流量产生更高的 [CII] 和 [OIII] 光度，但持续时间逐渐变短。在 $Z=Z_{\odot}$ 时，当 $t<1\,\rm{Myr}$ 且 $\log G_0\geq 3$ 时，[CII] 辐射达到最大值（在基准模型中 $L_{\rm CII}\approx 10^4\,\rm{L_{\odot}}$）。值得注意的是，与 Inoue 等人（2016）在红移 $z\approx 7.2$ 处探测到的星系一致，当 $Z\leq 0.2\,\rm{Z_{\odot}}$ 时，[OIII] 线的亮度最高可达 [CII] 辐射的约 1000 倍。我们得出结论，[OIII] 线是低金属丰度星际介质（ISM）的关键诊断手段，特别是在具有非常年轻恒星族群的星系中。