超新星增强的宇宙射线电离及 W51C 分子云中的诱导化学

宇宙射线弥漫于银河系，并被认为是在超新星激波中加速的。宇宙射线与致密星际物质的相互作用有两个重要效应：1) 高能 ($>1$ GeV) 质子通过 $\pi^0$ 介子衰变产生 $\gamma$ 射线；2) 低能 ($<1$ GeV) 宇宙射线（质子和电子）使气体电离。我们在此呈现针对靠近 W51C 超新星遗迹并与最近发现的 TeV $\gamma$ 射线源相关联的分子云的新观测结果。我们的观测表明，该云的电离度显著增强，意味着宇宙射线电离率约为 $10^{-15}$ s$^{-1}$，即比分子云中的标准值大 100 倍。这与该云受到新加速的低能宇宙射线增强通量照射的观点一致。此外，观测到的高宇宙射线电离率导致云的化学性质不稳定，使得电子丰度在云的大部分区域 ($A_v \geq 6$ mag) 保持较高水平 ($\sim 10^{-5}$)，而在内部较低 ($\sim 10^{-7}$)。文献中已预测了这两种状态，即高电离相 (HIP) 和低电离相 (LIP)。这是它们在同一云中同时存在的观测证据。