理解利用谱线发射测量分子云运动学中的偏差

使用多种示踪物的分子谱线观测常被用于研究分子云的运动学结构。然而，用不同谱线测量的云速度弥散度，即使在同一区域，也常给出不一致的结果。这种分歧的原因尚不完全清楚，因为分子谱线观测受到若干偏差的影响。本文中，我们通过从一套分子云自引力磁流体动力学模拟构建多种示踪物的合成位置-位置-速度立方体，梳理并研究了驱动谱线宽度测量偏差的各种因素。我们将从这些数据中心合成的观测得出的谱线宽度与模拟中的真实值进行比较。我们发现，不同示踪物测得谱线宽度的差异由以下因素共同驱动：密度依赖的激发（据此对较高密度敏感的示踪物采样具有较小速度弥散度的较小区域）、不透明度增宽（尤其对于如 CO 等光学厚示踪物），以及有限分辨率和灵敏度（其抑制了发射线的翼）。我们发现，在固定信噪比下，三种常用示踪物——CO 的 J=4->3 谱线、C^{18}O 的 J=1->0 谱线和 NH_3 的 (1,1) 反演跃迁——通常在这些相互竞争的偏差间提供最佳折衷，并且无论云的磁场强度、演化状态或视线相对于磁场的取向如何，均能以其约 10% 的精度反映分子云的真实运动学。