从 3 毫米分子发射定量推断 H_2 柱密度：以猎户座 B 为例的研究
星系天体物理
2021-01-04 v1 天体物理仪器与方法
摘要
冷分子云中的分子氢无法直接观测，目前分子气体的柱密度测量要么依赖远红外尘埃发射观测，要么依赖恒星计数。（亚）毫米波对众多示踪分子的观测可从地基望远镜有效获得，但某条分子谱线发射与 H2 柱密度（NH2）之间的关系是非线性的，并且对激发条件、光学厚度、由底层物理化学引起的丰度变化敏感。我们旨在利用多分子谱线发射从射电观测推断 NH2。我们提出了一种数据驱动的方法，从射电分子谱线观测确定 NH2。我们在猎户座 B 分子云的广域高光谱 IRAM-30m 观测上采用监督机器学习方法（随机森林），以一组有限的分子谱线作为输入，以基于 Herschel 的尘埃衍生 NH2 作为真值输出，来训练一个 NH2 预测器。对于类似于猎户座 B 分子云的条件，我们获得的 NH2 预测与基于 Herschel 的估计典型相差在 1.2 倍以内。对不同谱线贡献于预测的分析表明，最重要的谱线是 CO(1-0)、CO(1-0)、CO(1-0) 和 HCO(1-0)。区分弥漫、半透光、纤维状和致密核条件的详细分析表明，这四条谱线的重要性取决于所处区间，并且建议在致密核条件下预测 NH2 时增加 NH(1-0) 和 CHOH(20-10) 谱线。本文为从毫米波分子谱线发射直接推断重要物理参数开辟了一条有前景的途径。下一步将是尝试同时推断多个参数（例如 NH2 和远紫外照射场）以进一步检验该方法。[节略]
引用
@article{arxiv.2008.13417,
title = {Quantitative inference of the $H_2$ column densities from 3 mm molecular emission: A case study towards Orion B},
author = {Pierre Gratier and Jérôme Pety and Emeric Bron and Antoine Roueff and Jan H. Orkisz and Maryvonne Gerin and Victor de Souza Magalhaes and Mathilde Gaudel and Maxime Vono and Sébastien Bardeau and Jocelyn Chanussot and Pierre Chainais and Javier R. Goicoechea and Viviana V. Guzmán and Annie Hughes and Jouni Kainulainen and David Languignon and Jacques Le Bourlot and Franck Le Petit and François Levrier and Harvey Liszt and Nicolas Peretto and Evelyne Roueff and Albrecht Sievers},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.13417},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in A&A