探测多环芳香烃的尺寸与电荷

我们提出了一种新方法，用于准确描述天体物理源内多环芳香烃（PAHs）的电离分数与尺寸分布。为此，我们计算了308个尺寸、对称性和紧致度各异的PAH分子在一系列辐射场中生成的中红外发射光谱。我们表明，PAH阳离子与阴离子中单独CH面外弯曲模式（称为11.0 $\mu$m带，在阳离子与阴离子中落于11.0-11.3 $\mu$m区域）与其3.3 $\mu$m发射的强度比，随PAH尺寸缩放，类似于中性分子中11.2/3.3强度比随碳原子数（N$_{\mathrm{C}}$）的缩放关系。在不同PAH发射带中，3.3 $\mu$m带强度与N$_{\mathrm{C}}$的相关性最强，并驱动了所报道的中性与电离PAH的PAH强度比与N$_{\mathrm{C}}$的相关性。先前用于追踪PAH尺寸采用的6.2/7.7强度比，在我们的庞大样本中未显示出与N$_{\mathrm{C}}$的明显缩放关系。我们定义了一个新的诊断网格空间，分别利用(11.2+11.0)/7.7与(11.2+11.0)/3.3的PAH强度比来探测PAH电荷与尺寸。我们展示了(11.2+11.0)/7.7 - (11.2+11.0)/3.3诊断网格在星系M82与NGC 253、行星状星云NGC 7027以及反射星云NGC 2023与NGC 7023上的应用。最后，我们给出了依赖于PAH电离分数及其所暴露辐射场的PAH尺寸确定的定量关系。