DR21(OH) 中 C3 与碳链分子的化学性质

(摘要略) 我们利用 Herschel 卫星搭载的 HIFI 仪器，在大质量恒星形成区 DR21(OH) 中，观测了 C3 在振动基态与低能 nu2 弯曲模之间四个转 - 振远红外跃迁的速度分辨光谱，频率范围为 1654--1897 GHz。还使用 HIFI 和 IRAM 30m 望远镜观测了 CCH 和 c-C3H2 的多个跃迁。利用气体与尘埃升温模型识别了 DR21(OH) 中主要的 C3 形成反应。我们在四个远红外跃迁 P(4)、P(10)、Q(2) 和 Q(4) 中探测到了 C3 的吸收线。DR21(OH) 中的连续谱源 MM1 和 MM2 虽然在空间上未分辨，但在速度上足以在 C3 光谱中被区分。所有 C3 跃迁均从嵌入源 MM2 及其周围包层中探测到，而仅在热核 MM1 方向探测到 Q(4) 和 P(4)。包层和 MM2 中 C3 的丰度分别约为 $6\times10^{-10}$ 和 $3\times10^{-9}$。对于 CCH 和 c-C3H2，我们仅探测到来自包层和 MM1 的发射。观测到的 CCH、C3 和 c-C3H2 丰度最符合以下化学模型：$n(\mathrm{H}_2)\sim5\times10^{6} \mathrm{cm}^{-3}$，升温后尘埃温度 $T_{\max} =30 \mathrm{K}$，时间约为 $0.7$-$3 \mathrm{Myr}$。在 $t\sim 0.2 \mathrm{Myr}$ 时从晶粒释放 CH4 并持续 $1 \mathrm{Myr}$ 的升温后气相化学可以解释 DR21(OH) 包层中观测到的 C3 丰度，且不需要涉及 PAH 分子光致破坏的机制。包层中的化学性质类似于在微温玉米芯 (lukewarm corinos) 中发现的温暖碳链化学 (WCCC)。与 MM2 和包层相比，MM1 中观测到的较低 C3 丰度可能表明在演化程度更高的 MM1 中 C3 被破坏。为包层推导出的化学时标与其他研究中推导出的 DR21(OH) 动力学时标 $2 \mathrm{Myr}$ 一致。