Spitzer SINGS 星系样本中的温热分子氢

基于作为 SINGS 项目一部分获得的 H2 转动跃迁数据，推导了 57 个正常星系中温热 H2 的性质。本研究将此前针对分子星际介质（ISM）中最丰富组分 H2 的河外巡天，扩展至涵盖所有形态和核类型的更常见系统（L_FIR = 1e7 至 6e10 L_sun）。在恒星质量高于 10^9.5 M_sun 的 SINGS 星系中，86% 的星系核区 securely 探测到了 S(1) 跃迁。尽管是对千秒差距尺度区域的平均，推导出的温热 H2（T > ~100 K）柱密度与已分辨的光致离解区（PDRs）相当；样本中位数为 3e20 cm-2。它们占总 H2 的比例介于 1% 到超过 30% 之间。对于恒星形成星系，S(0) 至 S(2) 跃迁总和所发射的功率平均为 [SiII] 线功率的 30%，约为同一区域内总红外功率（TIR）的~4e-4，这与 PDRs 中的激发机制一致。尽管平均辐射场强度变化达十倍，但 H2 发射与 PAH 发射紧密相关，若两者主要源自致密或弥散的 PDRs，这一事实亦可得到解释。然而，25 个 LINER/Sy 目标中的很大一部分显著偏离其余样本，表现为激发态中的 H2 温度更高，且相对于 PAHs、TIR 和 [SiII] 存在 H2 发射过剩。我们提出了一个 H2 与 PAH 功率比的阈值，可通过过量的 H2 激发来识别低光度活动星系核（AGNs）。在这些天体中，激波加热的主导贡献更受青睐。最后，我们在近一半的恒星形成目标中探测到了非平衡的正仲比（ortho to para ratios），这与远紫外（FUV）泵浦结合碰撞导致的不完全正仲热化一致，或者可能源于进入冷气体的非平衡 PDR 前沿。