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On the Effects of UV Photons/X-Rays on the Chemistry of the Sgr B2 Cloud
The Astrophysical Journal ( IF 4.9 ) Pub Date : 2020-05-26 , DOI: 10.3847/1538-4357/ab8d34
J. Armijos-Abendaño , J. Martín-Pintado , E. López , M. Llerena , N. Harada , M. A. Requena-Torres , S. Martín , V. M. Rivilla , D. Riquelme , F. Aldas

The lines of HOC$^+$, HCO and CO$^+$ are considered good tracers of photon-dominated regions (PDRs) and X-ray dominated regions. We study these tracers towards regions of the Sgr B2 cloud selected to be affected by different heating mechanisms. We find the lowest values of the column density ratios of HCO$^+$ versus HOC$^+$, HCO and CO$^+$ in dense HII gas, where UV photons dominate the heating and chemistry of gas. HOC$^+$, HCO and CO$^+$ abundances and the above ratios are compared with those of chemical modeling, finding that high temperature chemistry, a cosmic-ray ionization rate of 10$^{-16}$ s$^{-1}$ and timescales $>$10$^{5.0}$ years explain well the HOC$^+$ abundances in quiescent Sgr B2 regions, while shocks are also needed to explain the highest HCO abundances derived for these regions. CO$^+$ is mainly formed in PDRs since the highest CO$^+$ abundances of $\sim$(6-10)$\times$10$^{-10}$ are found in HII regions with electron densities $>$540 cm$^{-3}$ and that CO$^+$ emission is undetected in quiescent gas. Between the ratios, the HCO$^+$/HCO ratio is sensitive to the electron density as it shows different values in dense and diffuse HII regions. We compare SiO J=2-1 emission maps of Sgr B2 with X-ray maps from 2004 and 2012. One known spot shown on the 2012 X-ray map is likely associated with molecular gas at velocities of 15-25 km s$^{-1}$. We also derive the X-ray ionization rate of $\sim$10$^{-19}$ s$^{-1}$ for Sgr B2 regions pervaded by X-rays in 2004, which is quite low to affect the chemistry of the molecular gas.

中文翻译:

紫外光子/X 射线对人马座 B2 云化学的影响

HOC$^+$、HCO 和 CO$^+$ 的线被认为是光子主导区域 (PDR) 和 X 射线主导区域的良好示踪剂。我们针对选择受不同加热机制影响的 Sgr B2 云区域研究这些示踪剂。我们发现在密集的 HII 气体中,HCO$^+$ 与 HCO$^+$、HCO 和 CO$^+$ 的柱密度比的最低值,其中紫外光子在气体的加热和化学作用中占主导地位。HOC$^+$、HCO和CO$^+$丰度及以上比率与化学模型比较,发现高温化学,宇宙射线电离率为10$^{-16}$s$^ {-1}$ 和时间尺度 $>$10$^{5.0}$ 年很好地解释了静止的人马座 B2 区域的 HOC$^+$ 丰度,同时还需要冲击来解释这些区域的最高 HCO 丰度。CO$^+$ 主要在 PDR 中形成,因为 $\sim$(6-10)$\times$10$^{-10}$ 的最高 CO$^+$ 丰度出现在电子密度 $> $540 cm$^{-3}$ 并且在静止气体中未检测到 CO$^+$ 排放。在比率之间,HCO$^+$/HCO 比率对电子密度敏感,因为它在密集和扩散 HII 区域中显示不同的值。我们将 Sgr B2 的 SiO J=2-1 发射图与 2004 年和 2012 年的 X 射线图进行比较。 2012 年 X 射线图上显示的一个已知点可能与速度为 15-25 公里 s$^ 的分子气体有关{-1}$。我们还推导出了 2004 年 X 射线遍及的人马座 B2 区域的 X 射线电离率 $\sim$10$^{-19}$ s$^{-1}$分子气体。$540 cm$^{-3}$ 并且在静止气体中未检测到 CO$^+$ 排放。在比率之间,HCO$^+$/HCO 比率对电子密度敏感,因为它在密集和扩散 HII 区域中显示不同的值。我们将 Sgr B2 的 SiO J=2-1 发射图与 2004 年和 2012 年的 X 射线图进行比较。 2012 年 X 射线图上显示的一个已知点可能与速度为 15-25 公里 s$^ 的分子气体有关{-1}$。我们还推导出了 2004 年 X 射线遍及的人马座 B2 区域的 X 射线电离率 $\sim$10$^{-19}$ s$^{-1}$分子气体。$540 cm$^{-3}$ 并且在静止气体中未检测到 CO$^+$ 排放。在比率之间,HCO$^+$/HCO 比率对电子密度敏感,因为它在密集和扩散 HII 区域中显示不同的值。我们将 Sgr B2 的 SiO J=2-1 发射图与 2004 年和 2012 年的 X 射线图进行比较。 2012 年 X 射线图上显示的一个已知点可能与速度为 15-25 公里 s$^ 的分子气体有关{-1}$。我们还推导出了 2004 年 X 射线遍及的人马座 B2 区域的 X 射线电离率 $\sim$10$^{-19}$ s$^{-1}$分子气体。我们将 Sgr B2 的 SiO J=2-1 发射图与 2004 年和 2012 年的 X 射线图进行比较。 2012 年 X 射线图上显示的一个已知点可能与速度为 15-25 公里 s$^ 的分子气体有关{-1}$。我们还推导出了 2004 年 X 射线遍及的人马座 B2 区域的 X 射线电离率 $\sim$10$^{-19}$ s$^{-1}$分子气体。我们将 Sgr B2 的 SiO J=2-1 发射图与 2004 年和 2012 年的 X 射线图进行比较。 2012 年 X 射线图上显示的一个已知点可能与速度为 15-25 公里 s$^ 的分子气体有关{-1}$。我们还推导出了 2004 年 X 射线遍及的人马座 B2 区域的 X 射线电离率 $\sim$10$^{-19}$ s$^{-1}$分子气体。
更新日期:2020-05-26
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