Horsehead nebula 中的弱、延伸的水蒸气发射

我们分析了针对 Horsehead 光子加压区 (PDR) 的 Herschel 归档观测，以及支持性的基于地面和空中观测的 CO 同位变种和离子化碳、原子碳的细结构线，以确定该低紫外线照射 PDR 中水蒸气的分布和丰度。Horsehead nebula 中的水发射非常弱，令人惊讶地延伸到其他 PDR 探测器如 $^{12}$CO 或 [CI] 609 $\mu$m 之外，甚至延伸至 [CII] 158 $\mu$m。我们使用一种新开发的考虑该区域几何形状的 PDR 包装器对观测进行建模。对本文研究的分子和原子线的 PDR 建模对热力学压强提供了强大的约束，但对紫外线照射没有提供约束。最大模型线强度 %通常在观测值之间保持约 ~40% 的一致性。空间轮廓也得到良好再现，除了 CO 同位变种，其中在 PDR 的照明侧的增长比观测值更陡峭。模型中水蒸气丰度在 $A_V \sim 3$ mag 时达到 $3.6 \times 10^{-7}$。然而，基态 $o$ -H$_2$O 557 GHz 线在模型中系统性地高估至少 7 倍，无论模型参数取何值。该线具有非常高的光学深度，突发线强度对辐射传递效应如水分子在密集 PDR 周围的低密度信环中的线散射以及假设的微尺度湍流线宽敏感。需要更准确的水面化学模型。