DR21 中原子和分子气体的冷却

我们对一个大质量星形成区域进行概览性研究，通过主要的（亚）毫米级和远红外冷却线来获得有关分子云物理条件和能量预算的洞见。我们使用 KOSMA 3m 望远镜对 DR 21/DR 21 (OH) 位于天鹅 X 区域的核心区 ($10'\times 14'$)进行观测，观测包括原子碳 CI 的两条细结构线、CO 和 $^{13}$CO 的若干中 $J$ 跃迁，以及 CS $J=7\TO6$。这些观测与 FCRAO $J=1\TO0$ 的 $^{13}$CO 和 C$^{18}$O 观测相结合。五个位置（包括 DR21、DR21 (OH) 和 DR21 FIR1）使用 ISO/LWS 光栅光谱仪观测 $\mathrm{OI}$ 63 和 145 $\mu$m 线、$\mathrm{CII}$ 158 $\mu$m 线以及四条高 $J$ 级的 CO 线。我们讨论这些位置的强度和线比值，并应用局部热平衡 (LTE) 和非 LTE 分析方法，以推导质量、密度和温度等物理参数。CO 线发射被建模至 J=20。从对低至高 $J$ CO 线的非 LTE 模型化，我们识别出两种气体成分：一种温度为 T$_\mathrm{kin}\sim 30-40$ K 的冷成分，另一种温度为 T$_\mathrm{kin}\sim 80-150$ K，局部云团密度约为 n(H$_2$)$\sim 10^4-10^6$ cm$^{-3}$。虽然冷的稳 quiescent 成分含有通常超过 94% 的质量，但温暖、稠密且湍流的气体主要通过中和高 $J$ CO 线发射主导，其大线宽表明该介质必然是致密的，体积占满率仅为几个百分点。CO 线在冷分子气体的冷却中至关重要，例如在 DR21 (OH) 处。近似 DR21 处由 UV 加热源引发的气流区域，气体冷却主要由原子氧线和 CO 线完成。