天体物理里为什么CO可以用来跟踪H2?

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论坛嘉宾: sage

simon


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天体物理里为什么CO可以用来跟踪H2? [文章类型: 原创]

在一些文章中经常看到H2不发射任何光,只能用其他的发光分子来跟踪其存在。最常用的就是CO.
但不知道为什么CO等分子可以跟踪H2的存在?又是以怎样的定量关系跟踪的?

哪位可以给点提示或哪里可以找到相关的介绍性的文章?在google上找了老半天找不着。

谢谢!!

发表时间: 2007-03-03, 09:22:16 个人资料

simon


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Re: 天体物理里为什么CO可以用来跟踪H2? [文章类型: 原创]

終于找到一些最原始的文章,列於此處,說不定有人會用到:
1970ApJ...161L..81C
1971ApJ...164L..43S
1974ApJ...187L..63S
1974ApJ...189..441G
1975ApJ...199L.105S
1977ApJ...216..291S

发表时间: 2007-03-05, 01:48:30 个人资料

sage


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客栈长老论坛嘉宾学术成员

Re: 天体物理里为什么CO可以用来跟踪H2? [文章类型: 原创]

終于找到一些最原始的文章,列於此處,說不定有人會用到:
1970ApJ...161L..81C
1971ApJ...164L..43S
1974ApJ...187L..63S
1974ApJ...189..441G
1975ApJ...199L.105S
1977ApJ...216..291S
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Good. This is the way to do research. So, the answer to your question is?

发表时间: 2007-03-05, 15:08:09 个人资料

simon


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Re: 天体物理里为什么CO可以用来跟踪H2? [文章类型: 原创]

Good. This is the way to do research. So, the answer to your question is?

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正在努力搞清楚,等我覺得明白了,再貼出來,供大家拍磚頭。

发表时间: 2007-03-06, 05:11:21 个人资料

simon


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Re: 天体物理里为什么CO可以用来跟踪H2? [文章类型: 原创]

Good. This is the way to do research. So, the answer to your question is?

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在星際的氣體雲中,影響分子形成的因素有這麽幾個:
1、原子密度
2、光强
3、溫度
4、塵埃

在我們考慮的氣體雲中,溫度在10-50K之間。密度則有較大的變化範圍,稠密的雲層氫氣的密度~10^4-10^6/cm^3;中等密度~100/cm^3;稀疏氣體更低。光強依雲層的密度、塵埃的多寡有所不同。但主要受密度影響,一般來講密度越大,光越弱。

在這樣的低溫下,原子之間的碰撞不是很劇烈,因而所允許的光、化學反應主要是放熱反應。在這裏光起著類似催化劑的作用,因爲光可電離原子,使原子的電极矩增强,化學反應因而得以快速進行。但太強的光可分解分子。

有了這樣的背景,經過一系列的光、化學作用 [1972ApJ...178..389S - 中等密度, 1973ApJ...185..505H - 稠密雲層],衆多分子得以形成。但由于原子密度太小,原子間的碰撞不很頻繁,再加上分子的分解作用,使雲層中占主導地位的物質形式依然是原子。

所以一般的規律是,密度越大,分子所占比例越大。溫度則沒有這麽直接的關係,原因在于溫度太低,分子間碰撞幾率小,無法形成分子;但溫度太高,分子結合能無法消化原子的動能,無法形成穩定的分子。所以在某個溫度下最容易形成分子。

對光的依賴關係也不是完全綫性的。這裏值得一提的是塵埃,塵埃不僅可以减弱光強,實際上也是一個良好的催化劑,它的作用只要想想空氣中的塵埃對凝雪的催化作用就可以瞭解。所以塵埃和光強兩個一起作用的結果一般來講是促進分子的形成。

如果我們只考慮雲層深處的分子豐度,則可以忽略光的作用。塵埃的作用也可以忽略,因爲塵埃主要是石墨、硫酸鹽等非常稀少的物質。這樣實際上只需要考慮上面那兩篇文章中提到的化學反應。所倖,這些化學反應中大部分反應的速率是知道的,這樣我們就可以算出原子、分子形成一個平衡體時個分子所占比例。

當然,在這些計算中,有一個前提是我們事先知道各種原子的豐度。當然一個最直接最簡單的假設是宇宙形成之初各原子的相對比例。就我們關心的[CO]/[H2],我們可以得出這個比例的上限,即C/H或O/H比例。這個上限是~10^{-4} [1973ApJ...185..505H]。

儘管如此,實際上我們依然不能從理論上嚴格算出這個比值的精確值,但所給出的數量級一般是可靠的。所以試驗觀察仍然非常重要 [astro-ph/0611853]。

一般來講,這個比值在10^{-4} - 10^{-8}之間。即使是相同的氣體密度,不同的星系也有相當的差異。這些差異可能來自多方麵,我推測差異可能來自於光、塵埃、金屬元素豐度等因素。

這裏更多的是涉及到化學方麵的內容,這些是我很不熟悉的,請懂行的人更正、補充。

发表时间: 2007-03-08, 10:16:35 个人资料

simon


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Re: 天体物理里为什么CO可以用来跟踪H2? [文章类型: 原创]

一點小更正:
塵埃主要是石墨和硅酸鹽,而不是硫酸鹽。

发表时间: 2007-03-08, 21:34:49 个人资料
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