由H3+推断的中心分子区物理条件

与弥散的本地云相比，在中心分子区(CMZ)内的许多视线方向上都探测到了H3+分子，其具有异常大的柱密度和不寻常的激发特性。对(3,3)亚稳能级的探测被认为是CMZ中温暖而弥散气体的标志。我们使用Meudon PDR代码重新检验了H3+柱密度与宇宙射线电离率$\zeta$之间的关系，直至$\zeta$的大值。我们研究了可在其亚稳态激发H3+的各种机制的影响。我们生成了探索不同参数($\zeta$、云尺寸、金属丰度)的PDR模型网格，并推断了与CMZ中十条视线方向的观测最匹配的物理条件。对于其中一条视线，Herschel对HF、OH+、H2O+和H3O+的观测可用作额外约束。我们核查了为H3+找到的结果也能解释这些分子的观测。我们发现N(H3+)与$\zeta$之间的线性关系仅保持到宇宙射线电离率的某个特定值，该值取决于质子密度。数值$\zeta \sim 1 - 11 \times 10^{-14}$ s$^{-1}$同时解释了观测到的大H3+柱密度及其在CMZ中亚稳态(3,3)的激发。它也复现了在Sgr B2(N)方向探测到的N(OH+)、N(H2O+)和N(H3O+)。我们确认由H3+探测的CMZ是弥散的，nH $\lesssim$ 100 cm-3，且温暖的，T $\sim$ 212-505 K。这一温暖介质源于宇宙射线加热。我们还发现由H3+探测的弥散成分必定充满了CMZ的很大一部分。最后，我们提出CMZ中的温暖气体如同在PDR中一样，通过化学吸附位点实现了高效的H2形成。这有助于在高宇宙射线通量环境中增强H3+的丰度。