弥散分子云中的含硫分子：SOFIA/GREAT 与 IRAM 30m 望远镜的新结果

我们观测了沿五个明亮连续谱源视线方向的前方弥散分子云中的五种含硫分子。我们使用 SOFIA 上的 GREAT 仪器观测了朝向 W31C、G29.96-0.02、G34.3+0.1、W49N 和 W51 的 SH 的 1383 GHz $^2\Pi_{3/2} J=5/2\to3/2$ 跃迁，在所有五个源中探测到前方吸收；并使用 IRAM 30m 望远镜在 Pico Veleta 的 EMIR 接收器探测了 H$_2$S 1(10)-1(01)、CS J=2-1 和 SO 3(2)-2(1) 跃迁。在朝向这些源探测到的九个前方吸收成分中，四种探测到的分子的推断柱密度呈现相对恒定的比值，N(SH)/N(H$_2$S) 在 1.1-3.0 范围内，N(CS)/N(H$_2$S) 在 0.32-0.61 范围内，N(SO)/N(H$_2$S) 在 0.08-0.30 范围内。观测到的 SH/H$_2$ 比值在 (0.5-2.6) $\times 10^{-8}$ 范围内，表明 SH（及其他含硫分子）仅占气相硫核的远小于 1%。然而，观测到的含硫分子丰度远超标准冷弥散分子云模型的预测，为升高的温度或离子-中性漂移增强了吸热反应速率提供了进一步证据。我们在激波和湍流耗散区（TDR）模型的框架下考虑了观测到的丰度比。利用 TDR 模型，我们发现弥散 ISM 中大尺度可用的湍流能量足以解释观测到的 SH 和 CS 的柱密度。然而，标准激波和 TDR 模型未能重现 H$_2$S 和 SO 的柱密度，偏差约 10 倍；更精细的激波模型——考虑了由 H$_3$S$^+$ 解离复合产生的 SH 分子相对于 H$_2$ 的速度漂移——将这一差异缩小到约 3 倍。