M82 电荷交换 X 射线发射的光谱建模

有人提出，热星际气体与冷星际气体界面处的电荷交换 (CX) 过程可能对星形成星系中观测到的软 X 射线发射有显著贡献。我们分析了 M82 的 XMM-Newton/RGS 光谱，使用新开发的 CX 模型结合单温热等离子体来表征体积填充的热气体。CX 过程不仅主要负责各种类氦离子 K$\alpha$ 三重态中禁戒线的显著增强，还贡献了 C VI (~87%)、O VIII 和 N VII ($\gtrsim$50%) 的 Ly$\alpha$ 跃迁的相当大部分。总体而言，RGS 6-30 \AA\ 波段中约四分之一的 X 射线通量源自 CX。我们推断，在热气体和冷气体界面处发生 CX 的离子入射率为 $3\times10^{51}\,\rm{s^{-1}}$，界面的有效面积约为 $\sim2\times10^{45}\,{\rm cm^2}$，比全局双锥外流的横截面大一个数量级。在考虑 CX 贡献后，热气体的最佳拟合温度为 0.6 keV，金属丰度约为太阳丰度。我们进一步表明，相同的 CX/热等离子体模型也能极好地描述投影在距 M82 星系盘 11.6 kpc 处的外流帽 (outflow Cap) 的 EPIC-pn 光谱。该分析表明，CX 可能是星暴星系 X 射线发射的重要贡献者，也是探测界面天体物理学的宝贵工具。