PDRs4All IX. 猎户座棒中的硫元素丰度

天体化学中的一个主要问题是确定星际介质中挥发性和耐火性物质中硫的含量。主要硫储库（冰态H$_2$S和原子气体）的探测一直具有挑战性，估计依赖于模型解释含有不到总硫1%的物种丰度的可靠性。詹姆斯·韦伯空间望远镜的高灵敏度为通过观测[S I] 25.249 $\mu$m谱线估计硫丰度提供了前所未有的机会。我们利用[S III] 18.7 $\mu$m、[S IV] 10.5 $\mu$m和[S I] 25.249 $\mu$m谱线来估计猎户座棒中电离气体和分子气体中硫的含量。在理论部分，我们使用升级版的默东光解离区（PDR）代码对观测进行建模。计算了中性原子硫与邻位和对位分子氢的新的非弹性碰撞速率，以预测谱线强度。[S III] 18.7 $\mu$m和[S IV] 10.5 $\mu$m谱线在成像区域被探测到，并向HII区域方向有轻微增加（约4倍）。我们估计电离气体中存在中等程度的硫损耗，约2倍。分子相和原子相之间的波纹界面产生了几个边缘解离前沿，我们称之为DF1、DF2和DF3。[S I] 25.249 $\mu$m谱线仅在DF2和DF3处被探测到，这些解离前沿位于离HII区域最远的位置。使用默东PDR代码对DF3的详细建模表明，[S I] 25.249 $\mu$m谱线的发射来自位于电离前沿A$_{\rm V}$ $\sim$ 1$-$5 mag处的温暖（$>$ 40 K）分子气体。此外，只有假设存在未损耗的硫，才能解释[S I] 25.249 $\mu$m谱线的强度。