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<sup>13</sup>C-甲酸甲酯激发扭转态的太赫兹光谱及首次星际介质探测
摘要： 背景：对星际分子云的天文观测需要预先分析有机分子在微波和亚毫米波段的光谱，才能实现其识别。我们通过全面的实验室转动光谱分析获得了极高精度的光谱常数，这些常数可用于精确预测实验室未测量的跃迁频率。 目标：我们首次报道了两种13C-甲酸甲酯同位素体在猎户座KL中130 cm?1（200 K）激发扭转态的实验研究与理论分析。 方法：利用里尔毫米波与亚毫米波频谱仪记录了HCOO13CH3（13C2）甲酸甲酯在50-940 GHz范围的新光谱。采用BELGI程序对vt=0和1态进行全局拟合，显著提高了实验光谱的再现精度。 结果：我们分析了HCOO13CH3在vt=0和1态的5728条与2881条新谱线，这些新谱线与先前发表的846条vt=0谱线共同完成全局拟合。由此精确确定了RAM哈密顿量的52个参数，并改进了势垒高度值（V3=369.93168(395) cm?1）?；诘鼻胺治鲇爰扔惺?，我们首次在猎户座KL中检测到13C2和13C1甲酸甲酯的vt=1激发扭转态，同时提供了这些物种的柱密度、同位素丰度及振动温度。 结论：本工作可实现精确预测，从而在80-280 GHz频段无遗漏地检测猎户座KL中13C-甲酸甲酯同位素体第一激发扭转态的135个特征谱线。
关键词： 天体化学、星际介质：分子、谱线：证认、星际介质：个别天体：猎户座KL、亚毫米波：星际介质、天文数据库：杂项
更新于2025-09-23 15:23:52
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一氧化氮（NO）冰的高效光解吸
摘要： 对紫外光子诱导冷冻分子解吸的研究与量化，有助于我们理解寒冷星际区域的化学演化过程。一氧化氮（NO）是气相和固相化学网络中的重要中间物种。本研究对纯NO冰的光解吸进行了定量测量——我们采用巴黎附近SOLEIL实验室DESIRS光束线提供的可调谐单色同步辐射光，在6-13.6电子伏特范围内辐照NO冰，并通过四极质谱仪测量解吸量。研究发现：在对应于弥散星际介质和致密星际介质的紫外辐射场中，NO光解吸效率极高，其产率约为每入射光子10^-2个分子。我们探讨了研究结果在天体物理环境中的外推应用，并将NO的光解吸与先前研究过的分子进行对比。
关键词： 方法：实验室：固态，星际介质：丰度，紫外线：星际介质，天体化学，星际介质：分子，分子过程
更新于2025-09-23 15:23:52
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赫歇尔GASPS对金牛座T Tauri星的谱观测：揭示来自喷流与盘面的远红外线发射
摘要： 背景：在恒星演化的早期阶段，年轻恒星会展现出与原行星盘及其周围环境相互作用的强大喷流和/或外流。尽管目前对喷流/外流与盘相互作用的认识有限，但基于赫歇尔和ISO数据的谱学研究表明，在某些源中可通过远红外（FIR）辐射追踪被喷流/外流冲击的气体。 目标：我们旨在建立一致的选区原子线（[OI]和[CII]）及分子线（CO、H2O和OH）流量目录，分离并表征喷流与盘对观测谱线的贡献，并将这些观测置于演化框架中。 方法：分析了位于金牛座76颗T Tauri星周围原行星盘在60-190微米波段的原子与分子FIR谱线辐射。观测数据来自赫歇尔关键项目"原行星系统中的气体（GASPS）"，通过光电探测器阵列相机与光谱仪（PACS）获取。样本首先根据文献表格划分为外流源与非外流源，借助存档的恒星/盘及喷流/外流示踪物与模型预测（光致离解区PDR和激波），探索相关性以约束观测谱线背后的物理机制。 结果：外流源比非外流源具有更明亮的原子/分子发射线和更高探测率。谱线探测率随SED演化状态（从I类到III类）递减。发现[OI]63.18微米与[OI]6300埃、o-H2O 78.74微米、CO 144.78微米、OH 79.12+79.18微米及24微米连续谱流量存在关联。原子线比率可通过低密度（n～103 cm?3）高速（Vshock>50 km/s）解离J型激波或高辐射?。℅0>102，n～103-10? cm?3）的PDR辐射解释。[CII]绝对流量需PDR辐射或激波的紫外照射说明。分子辐射更为致密，其线比率更适合用高预激波密度（10?-10? cm?3）的低速（Vshock<40 km/s）C型激波解释（OH线除外，更适合J型激波）。仅盘模型无法复现观测分子线流量，但UV照射盘和/或外流腔可能对其有贡献。FIR线在早期主导盘冷却，随恒星+盘系统从I类演化至III类而减弱，盘的相对贡献逐渐增加。 结论：需要综合考虑喷流、盘及其相互作用的模型来区分不同组分并研究其演化。外流源更高的谱线探测率及线比率与激波模型预测的吻合性支持喷流/外流对谱线辐射的主导贡献，尤其在恒星演化早期——FIR线亮度很大程度上取决于特定演化阶段。
关键词： 恒星：形成、星周物质、天体化学、恒星：演化、恒星：喷流、原行星盘
更新于2025-09-23 15:22:29
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H?O:CO:NH? 星周冰类似物的 X 射线光解吸：气相富集
摘要： 我们研究了在国家同步辐射研究中心（台湾新竹）产生的单色（550和900电子伏特）及宽带（250-1250电子伏特）软X射线辐照下，H2O:CO:NH3冰混合物中发生的光致脱附现象。检测到从氢原子（质荷比=1）到复杂组分（质荷比=69，如C3H3NO、C4H5O、C4H7N）等多种质量数的光致脱附产物，证实了气相的富集效应。在吸收光子数较低时，基底介导的激子促进脱附主导光致脱附产率，导致弱结合（与冰表面结合）组分的释放；随着弱结合组分减少，光致脱附产率下降约一个数量级，直至多孔效应降低表面积/体积比后进一步抑制产率。我们推导出CO光致脱附产率的上限值，在实验中该值随吸收光子密度（10^15-10^20光子/平方厘米）变化于1.4至0.007分子/光子之间。将这些发现应用于受中心T Tauri星辐照的原行星盘模型。
关键词： ISM：分子、X射线：ISM、天体化学
更新于2025-09-23 15:21:21
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同时进行紫外辐射和离子辐照处理与天体物理学相关的冰物质
摘要： 背景：星际冰层已知会同时受到宇宙射线轰击和紫外光解作用的影响。我们对高能处理相关冰样品效应的认知主要基于实验室研究。过去35年间虽有许多实验分别研究这些效应，但据我们所知从未进行过同步研究。 目的：本研究旨在探究宇宙射线与紫外光子对冰层的同步处理效应，分析离子轰击与紫外光解的联合作用对化学路径的影响程度。 方法：我们在16K温度下对CH3OH:N2冰层同步施加200keV H+离子与10.2eV莱曼α紫外光子处理，通过原位透射红外光谱分析样品。同时研究了单独紫外辐照和H+离子轰击CH3OH:N2冰的效果。选择该混合物是因为既往研究已充分阐明离子轰击和紫外光解对甲醇及氮的作用，便于考察同步处理是否：(a)影响原始物质分解；(b)影响新物质生成；或(c)因莱曼α光子分解氮氮键效率极低（N2在此波长几乎透明）而产生协同效应。 结果：处理CH3OH:N2样品后，甲醇谱带强度在所有案例中均以相同速率衰减。离子轰击后冰混合物中形成CO2、CO、H2CO、CH4、N2O、HNCO和OCN?等物质；紫外光解则生成CO2、CO、H2CO和CH4，但未检测到含氮物质。对比双处理与单离子轰击的冰谱发现：相同离子注量下含氮物质谱带面积与轮廓无差异，表明紫外辐照不改变含氮物质丰度。各案例中CH4初始生成速率（实验误差范围内）相同，但单独作用时紫外光解的CH4饱和值高于离子轰击。当紫外光子剂量(eV/16u)与离子轰击剂量相当时，同步处理的CH4饱和值介于二者单独处理的中间水平。 结论：证实紫外光解与离子轰击单独作用时定性效应相似但存在显著定量差异。同步处理未检测到协同效应，但新生成物质（如CH4）的行为可能显著依赖于紫外/离子剂量比。
关键词： 天体化学、星际介质：分子、技术：光谱学、分子过程、方法：实验室
更新于2025-09-22 22:23:38
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赫歇尔（Herschel）卫星对蝘蜓座η星协中星周盘的光电阵列相机与分光仪（PACS）观测
摘要： 背景：原行星盘是行星的诞生地。研究原行星盘是约束行星形成理论的关键。通过观测不同年龄星协中的尘埃和气体，我们可以研究这些盘的演化、其清除时间尺度以及物理和几何特性。恒星星协η Cha十分特殊；部分成员在约700万年的较晚年龄仍保留着可检测量的盘内气体，使其成为太阳附近最有趣的年轻恒星星协之一。 目标：我们重点研究η Cha年轻星团中原行星盘和过渡盘中尘埃与气体的特性，尤其致力于解释导致该星团在约700万年年龄仍保持高盘探测率及显著红外超量的特殊现象。 方法：我们使用赫歇尔PACS仪器对η Cha星协17个成员进行测光模式和谱线光谱模式观测，其中部分成员还采用范围光谱模式观测。观测追踪了63.18和63.32微米处的[OI]与H2O辐射，以及范围模式观测系统在不同波长下的CO、OH、CH+和[CII]辐射。测光观测用于构建从光学到远红外的完整光谱能量分布（SED）。我们还分析了高信噪比的多历元高分辨率光学光谱，以研究源的多重性并寻找更多气体（吸积）和外流指标。 结果：在70微米观测的15个源中检测到4个，100微米6个中检测到4个，160微米16个中检测到6个。仅RECX 15（J0843.3-7905）一个系统在63微米显示[OI]辐射，其余均未在任何其他波长显示远红外谱线辐射。RECX 15的[OI]辐射表明存在外流，但该辐射未呈现延展特征。我们研究了η Cha成员的Hα辐射，得出RECX 4、5、9、11和15至少在一个历元处于活跃吸积状态。 结论：η Cha星盘中SED形态多样，既有类似金牛座和上天蝎座的形态，也有超过金牛座中值SED的源。此外，RECX 3和RECX 4的SED具有典型碎片盘特征。η Cha的[OI]探测率低于金牛座和Cha II等年轻区域，显示出演化趋势。缺乏[OI]辐射与中等红外超量值，可通过长寿命扁平几何结构盘、低紫外通量耀斑盘或两者结合情景来解释。
关键词： 双星：光谱学、天体化学、星周物质、恒星：形成
更新于2025-09-22 22:48:47
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利用SOFIA/EXES高光谱分辨率红外探测热核AFGL 2591中丰富的CS分子
摘要： 我们利用平流层红外天文台（SOFIA）搭载的阶梯光栅交叉中阶梯光栅光谱仪（EXES），对大质量原恒星AFGL 2591相关的热分子核进行了5-8微米波段的光谱线巡天观测。通过补充地基数据——采用红外望远镜设施（IRTF）的iSHELL仪器观测约4.5微米大气M波段，以及使用IRTF的德州阶梯光栅交叉中阶梯光栅光谱仪（TEXES）观测8-13微米全N波段窗口——我们首次在该源中探测到CS分子的振转跃迁。吸收线平均中心位于-10公里/秒附近，CS的线宽与13CO的热成分（约10公里/秒）高度吻合。CS、热13CO及12CO v=1-2的温度具有一致性，均约为700K。我们推导出CS相对于CO和H2的丰度分别为8×10?3和2×10??。相较于周围云体（1×10??），这种增强的CS丰度可能反映了H2S冰的升华及后续气相反应形成CS的过程。这些跃迁处于局部热力学平衡状态，我们推导出密度>10? cm?3，对应吸收区域<0.04角秒。EXES对CS的观测可能深入探测至热核核心区域及外流基部。亚毫米波与红外观测揭示了热核不同组分特征：系统速度差异、线宽区别、温度变化及CS丰度差异均表明其源自不同物理组分。
关键词： ISM：丰度，谱线：轮廓，红外：ISM，ISM：个别天体（AFGL 2591），天体化学，谱线：证认
更新于2025-09-10 09:29:36
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利用赫歇尔望远镜观测的低质量至高质量恒星形成区的远红外分子谱线
摘要： 目标：我们旨在研究气体对大质量恒星形成相关高能过程的响应，并采用相同方法与先前发表的低、中质量年轻恒星天体（YSOs）研究进行对比。通过量化CO、H2O、OH和[O I]的远红外谱线发射与吸收，揭示不同原子/分子组分对气体冷却预算的激发机制及相对贡献。 方法：分析覆盖55-190微米波段的赫歇尔/PACS光谱，针对10个光度Lbol～10^4-10^6 L⊙、处于不同演化阶段的大质量恒星形成区（空间尺度约10^4 AU）。利用辐射转移模型确定静态包层对远红外CO发射的贡献。 结果：大质量原恒星邻近环境呈现显著的分子/原子/离子远红外发射。所有10个天体均检测到水分子（甚至高激发谱线），短波长处多表现为吸收而长波长处为发射。J=14-13至典型J=29-28（Eu/kB～580-2400 K）的CO跃迁显示单一温度组分（转动温度Trot～300 K）。H2O典型激发温度Trot～250 K，OH为Trot～80 K。远红外谱线冷却以CO（～75%）为主，其次为[O I]（～20%，对高演化源更重要）。由于多数谱线处于吸收态，水分子对大质量源的冷却贡献较低。 结论：静态包层发射贡献了大质量源总CO光度的45-85%（低质量YSOs仅约10%）。最高J谱线（Jup≥20）很可能源自激波，这体现于CO与H2O同低至高质量YSOs物理参数（Lbol、Menv）的强相关性。所有质量等级中Trot～300 K的暖CO激发特征高度相似，而大质量源的H2O温度比低质量YSOs高约100 K。总远红外谱线冷却与热光度强相关，与既往低质量YSOs研究一致。分子冷却（CO、H2O和OH）强度是氧原子冷却的4倍（全质量等级）。低、高质量恒星形成区的总远红外谱线光度分别约为尘埃光度的10^-3和10^-5倍。
关键词： 恒星：原恒星；红外线：星际介质；分子过程；天体化学；星际介质：喷流与外向流
更新于2025-09-10 09:29:36
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赫歇尔行星状星云巡天（HerPlaNS）
摘要： 目标：我们首次报告了在行星状星云（PNe）中探测到OH+发射线。 方法：作为使用赫歇尔空间天文台搭载的PACS和SPIRE仪器对11个行星状星云进行远红外成像与光谱巡天的一部分，我们对这些天体在51微米至672微米全波段范围内进行了谱线巡测以寻找新发现。 结果：在NGC 6445、NGC 6720和NGC 6781这三个行星状星云的光谱中，检测到了OH+在152.99、290.20、308.48和329.77微米的转动发射线。由这些谱线推导出的激发温度和柱密度范围分别为27-47K和2×101?-4×1011 cm?2。 结论：在行星状星云中，OH+的转动谱线发射似乎产生于这些天体的光解离区（PDR）。OH+发射仅出现在具有高温中心恒星（有效温度Te?>100,000K）的行星状星云中，这表明高能光子可能在这些天体中OH+的形成及其谱线激发过程中起作用，这与超大光度星系中的情况类似。
关键词： 行星状星云：个体：NGC 6445，环星物质，行星状星云：一般，行星状星云：个体：NGC 6781，天体化学，行星状星云：个体：NGC 6720
更新于2025-09-10 09:29:36
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乙炔硫醇（HCCSH）的气相检测与转动光谱研究
摘要： 我们采用傅里叶变换微波与亚毫米波光谱联用技术，报道了乙炔硫醇（HCCSH）——一种硫代乙烯酮（H2C2S）的亚稳同分异构体——的气相检测与光谱表征。首先利用超声膨胀-放电源在40 GHz以下检测到该物种多个a型跃迁，随后通过双共振法测量高频b型谱线，从而获得亚毫米波段的精确预测数据?；谡庑┦荩颐鞘褂门浔干淦捣诺缭吹暮撩撞ㄎ展馄滓窃?80-660 GHz范围内进行搜索，最终获得了包含rR0(36)和rQ0(68)在内的近百条跃迁谱线。综合分析这些数据后，我们高精度确定了全部三个转动常数及六阶离心畸变项，为太赫兹频段低端提供了可靠的频率预测依据。通过同位素取代实验，我们不仅测定了HCCSH的分子结构，还推断出其在喷嘴放电源中通过双分子自由基复合反应（SH + C2H）形成的路径——根据HEAT345(Q)热化学方案计算，该反应具有高度放热特性（-477 kJ/mol）。
关键词： 旋转光谱学、天体化学、分子结构、量子化学
更新于2025-09-09 09:28:46