猎户座棒 PDR 中温暖致密气体的 OH 发射

作为 Herschel/PACS 远红外（FIR）光谱扫描的一部分，我们首次探测到猎户座棒光解离区（PDR）中羟基自由基（OH）的发射。已探测到五条 OH 转动 Λ-双线，涉及能量高达 E_u/k ~ 511 K 的能级（波长分别约为 65、79、84、119 和 163 μm）。OH 谱线的总强度为 I(OH) ~ 5×10⁻⁴ erg s⁻¹ cm⁻² sr⁻¹。观测到的转动激发 OH 谱线发射呈延展状，并与高 J 值 CO 和 CH⁺ J=3-2 谱线发射有良好相关性（但显然与水汽不相关），表明它们有共同的起源。非局部、非局部热动平衡（non-LTE）辐射转移模型（包含环境远红外辐射场的激发作用）表明，OH 产生于一个填充因子很小的温暖（T_k ~ 160–220 K）且致密（n_H ~ 10⁶⁻⁷ cm⁻³）气体组分中，源平均 OH 柱密度约为 10¹⁵ cm⁻²。高密度和高温光化学模型预测，在低深度（A_V < 1）和小空间尺度（约 10¹⁵ cm）处会有如此增强的 OH 柱密度，那里 OH 的形成由原子氧与分子氢的气相吸热反应驱动。我们将延展的 OH 发射解释为来自棒边缘附近暴露于远紫外（FUV）辐射的未分辨结构（光致蒸发团块或纤维），而非来自较低密度的“团块间”介质。光解离导致 OH/H₂O 丰度比（>1）远高于在无增强远紫外辐射场的同等温暖区域中的预期值。