Planck 星际冷云中 CH 成分的演化

甲基鸰 (CH) 长期被视为分子气体在低至中等消光范围内的可靠追踪器。尽管 CH 3.3 GHz 辐射在扩散和半透明云中常见，但在冷、密集云中观测则较少。本研究使用阿雷西亚 305m 望远镜对 27 个 PGCCs 进行高灵敏度 CH 观测。每颗目标同时分析 CH 数据与 $^{13}$CO (1--0)、HINSA 以及 H$_2$ 列密度。结果显示 CH 的亚声速速度分散占主导，与 $^{13}$CO 不同后者主要为亚声速。发现表明亚声速 CH 辐射可能追踪 PGCCs 中的致密、低湍动力学气体结构。为考察环境效应，特别是 cosmic-ray 电离率 (CRIR)，我们从 HINSA 估算 CRIR 上限，数值范围为 $(8.1\pm4.7)\times10^{-18}$ 至 $(2.0\pm0.8)\times10^{-16}$ s$^{-1}$（$N_{H_2}$ 从 $(1.7\pm0.2)\times10^{21}$ 到 $(3.6\pm0.4)\times10^{22}$ cm$^{-2}$）。该结果支持 cosmic-ray 衰减模型的理论预测，即星际低能 CR 质子和电子的光谱与 Voyager 测量相符，尽管其他模型尚无法排除。CH 丰度随列密度增加而降低，但与 CRIR 正相关，这表明需有大量未被强烈耗尽的原子氧才能主导 PGCCs 中 CH 的破坏。通过对 CH 丰度拟合解析公式，我们对原子 O 丰度 ($2.4\pm0.4\times10^{-4}$ 相对总 H) 和 C$^+$ 丰度 ($7.4\pm0.7\times10^{13}\zeta_2/n_{\rm H_2}$) 提出约束。这些发现表明 CH 的形成与 C$^+$ 丰度密切相关，后者由 cosmic-ray 电离调节，而其他过程如湍流迁移输运也可能产生显著贡献。