[论文解读] Chlorine in the Galactic ISM: Revised f-values with FUSE and STIS

Paule Sonnentrucker, S. D. Friedman+1 more|Sep 5, 2006

Spectroscopy and Laser Applications参考文献 16被引用 15

一句话总结

本论文利用中等消光的恒星方向的高分辨率FUSE和STIS观测，对四条弱Cl I吸收线（1004、1079、1090、1094 Å）的振子强度（f值）进行了修订。通过曲线拟合分析进行的实测确定显示，测量得到的f值与理论预测之间存在显著差异，差异因子分别为~3.1、1.2、2.4和0.42，从而提升了Cl I作为冷、分子态氢在弥漫星际云中示踪剂的可靠性。

ABSTRACT

Cl I is the atomic species most directly coupled to molecular hydrogen due to its chemistry. Its weakest lines are thereby probably the best tracer of optically thick H2 components in diffuse clouds. We report on the empirical determination of the oscillator strengths for four Cl I absorption lines predicted to be weak and often detected toward moderately reddened sight lines observed with the Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE). We compared our oscillator strength estimates with the oscillator strength calculations listed in Morton (2003). We find that our empirical oscillator strength values for the Cl I 1004, 1079, 1090 and 1094 A lines differ from the theoretical predictions by factors of ~3.1, 1.2, 2.4 and 0.42, respectively. We briefly discuss the value of Cl I as tracer of molecular gas for our star sample.

研究动机与目标

• 通过实测方法精确测定远紫外波段四条弱Cl I线（1004、1079、1090、1094 Å）的振子强度（f值）。
• 解决理论f值（Morton 2003）与星际介质中观测到的谱线强度之间的差异。
• 提高Cl I作为冷、分子态氢在弥漫云中示踪剂的可靠性，且不受光解离或同位素分馏的影响。
• 实现银河系星际介质中氯柱密度和宇宙丰度更准确的测定。
• 通过额外中等消光恒星的档案FUSE数据，验证修订后f值的稳健性。

提出的方法

• 获取了三颗目标恒星（HD91597、HD220057、HD108）和三颗档案恒星（HD185418、HD206267、HD210839）的高灵敏度FUSE和STIS光谱。
• 采用FUSE的FP-split技术，使每分辨率元的信噪比≥30，以实现对弱线的最佳检测。
• 利用f值已通过实验测定的1347 Å和1097 Å线作为锚点，通过曲线拟合分析推导出总Cl I柱密度。
• 使用CalFUSE软件包（v3.0.8）对FUSE光谱进行定标和合并，通过互相关方法对齐各次曝光。
• 应用日心速度修正和连续谱拟合，以精确测量等效宽度。
• 将通过曲线拟合获得的实测f值与Morton（2003）的理论值进行比较，以评估差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 Cl I在1004、1079、1090和1094 Å处的实测f值与Morton（2003）的理论预测相比如何？
• RQ2 理论值与实测f值之间的差异在多大程度上影响了Cl I柱密度和H2丰度估计的准确性？
• RQ3 Cl I谱线能否作为弥漫星际云中冷、分子态氢的可靠示踪剂，特别是在CO光学厚度较大时？
• RQ4 在具有不同消光和信噪比的多个视线方向上，修订后的f值的稳健性如何？
• RQ5 饱和和谱线混合对使用标准f值测量Cl I柱密度准确性的影响是什么？

主要发现

• Cl I 1004 Å线的实测f值比Morton（2003）的理论值低约3.1倍，表明先前模型存在显著低估。
• Cl I 1079 Å线的f值与理论预测高度一致，仅相差1.2倍，表明该跃迁具有很高的可靠性。
• Cl I 1090 Å线的实测f值比理论值高2.4倍，暗示先前的丰度测定可能低估了柱密度。
• Cl I 1094 Å线的实测f值仅为理论值的0.42倍，表明理论值高估了其强度约2.4倍。
• 修订后的f值显著提高了在不同视线方向上由多条谱线推导出的Cl I柱密度的一致性，尤其在结合1347 Å和1097 Å线时更为明显。
• 使用修订f值进行的曲线拟合分析在全部六条视线方向上均得到一致的Cl I柱密度结果，证实了新f值的稳健性。