HCN的辐射转移：超精细异常观测的解释

具有超精细分裂的旋转线谱的分子通过其超精细分量的相对线强度，是探测光学深度的有用探针。超精细分裂在解释发射气体的物理条件方面特别有利，因为通过第二次旋转跃迁，既可以推导气体密度也可以推导温度。然而对于HCN，超精细线的相对强度是异常的。它们以相对于局部热力学平衡不一致且随源显著变化的比例出现。这就是HCN超精细异常，它阻止了使用简单的HCN发射LTE模型来推导可靠的光学深度。在本文中，我们展示了如何对HCN超精细线发射建模，并推导准确的线比、谱线形状和光学深度。我们表明，通过对每个超精细能级单独进行辐射转移计算，而不是在每个旋转能级上求和，异常超精细发射会自然出现。这样做不仅需要超精细态之间准确的辐射速率，还需要准确的碰撞速率。我们研究了通过“比例法”和直接重耦合计算得出的不同组超精细碰撞速率的影响。通过对典型低质量恒星形成条件的广泛参数扫描，我们展示了HCN线比对光学深度高度可变。我们还重现了一种观测效应，即超精细线的红蓝不对称性（内落特征）在单个旋转跃迁内改变方向。