创建一个新范式为本地星际介质获得视角

1介绍

狭窄的星际的高分辨率光谱吸收线在邻近恒星的视线变得可用,首先在光学(第二行Ca和Ti II)和紫外线后,很明显,包裹的星际气体分布在范围广泛的银河共同速度矢量的坐标。例如,搅和机。(1982)发现anti-Galactic中心方向的气体径向速度符合一个速度矢量。这个向量现在被称为本地星际云(LIC)因为中性氦流入的日球层LISM速度向量基本一致。同样的,Lallement和贝尔坦公司。(1992)识别不同的速度矢量在银河系中心方向视线,他们称为星系云,现在被称为G的云。哈勃太空望远镜上的两个高分辨率紫外光谱仪,戈达德高分辨率光谱仪(GHRS)和太空望远镜成像光谱仪(性病),现在提供的大部分数据LISM,因为在非常低的密度LISM几乎所有离子和原子填充只在最低能量状态和转换到下一个更高的能量状态主要是紫外线。

2:多重云模型的假设和结果

在图1星HD 9826的,性传播感染谱(Edelman et al ., 2019)显示狭窄的星际吸收线毫克II(279.2, 280.3海里),铁二世(260.0海里),我莱曼的D -α(120.6海里)。诊断行,这些都是最有用的,因为他们是强大而不是光学厚,因为原子质量的范围(2 - 26)允许一个清洁的分离从湍流热扩大扩大使用方程行宽度b²= 2kT/米+ξ²,在那里T是温度和ξ是湍流速度。如这个图所示,沿着这视线有三个星际吸收速度的组件可以解决Mg二世和铁二线,但是这些组件的分离是在低质量并不可行D我线,因为热扩大占主导地位。中央三个速度组件用于拟合的速度D我线是假定为毫克二世和铁一样的第二行。哈勃太空望远镜的光谱分辨率/性传播感染E230H模式用于观察Mg II和铁二线和E140H模式用于观察D我线约3公里⁻¹。要是低光谱分辨率数据是可用的,这三个速度分量不能确定,在这种情况下,谱线轮廓拟合过程只发现了一个非常广泛的星际吸收线。我们不知道高分辨率光谱显示。也许还有其他非常狭窄的速度组件在这个视线象征非常低温的气体。目前没有高分辨率可用紫外光谱仪或计划可以回答这个问题。

所描述的Redfield和Linsky (2004 a,b)光谱数据的分析,如所示图1通过几个步骤。首先,恒星发射线是符合一个多项式提供背景发射谱线轮廓的星际吸收可以测量。第二,Mg二世的星际吸收线和铁二世是符合然而许多速度组件最佳适合的数据。因为有两个毫克二线和两个有用的铁二线,星际参数同时适合两行。数量获得的速度组件及其中央速度,我们符合D我星际吸收包括超精细跃迁。的分析谱线在一个视线只提供信息速度的组件的数量,他们的速度和密度列。几个原子或离子的结合分析不同质量导致测量气体温度、湍流速度,为每一个速度分量和其他属性。数据从许多视线的分析导致了速度矢量,因此云的识别。

使用GHRS和性传播感染,Redfield和Linsky (2008)确定15云,每个都有自己的速度矢量,位于大约15个人电脑的太阳。云是位于拉近距离最近的恒星与星际吸收符合这个速度矢量。在他们未来的星际光谱的分析,Malamut et al。(2014)观察到34新视线76速度组件,主要是符合先前确定的15云。最近,Linsky et al。(2019)获得了地方政府投资公司的三维模型使用62视线覆盖了约45%的天空。该模型清楚地表明,太阳位于边缘的地方政府投资公司。之间的细微差别意味着地方政府投资公司流的速度和方向相对于中性氦流入日球层(Swaczyna et al ., 2021)表明,星际介质接近日光层并不意味着运动学的地方政府投资公司的代表。在3.5节。

而提出的多重云模型Redfield和Linsky (2008)很健壮,预测的星际气体径向速度的新观察,该模型是基于很多假设,可能是不现实的。他们把这些假设为了简化分析的有限的数据集,但未来更大的数据集的分析可能导致模型与限制较少的假设。多重云模型的假设。

•云的定义:云是定义为一个co-moving包裹的气体的径向速度测量视线向星星覆盖广泛的银河坐标是一致的与速度矢量在2公里⁻¹性传播感染的高分辨率光谱的绝对精度。云包含部分电离的氢和温暖,一般3000 - 12000 K。

•云位置、边缘和重叠:为了简化分析,云是认为明确的边缘,而不是重叠。磁场可以解释云边缘,但云沿着给定的视线的位置是不确定的。如果有几个云沿着视线,每个云的相对位置是未知的。

•刚性运动:每个云被认为是一个刚性co-moving结构含有气体,以同样的速度移动,但这种假设不太可能是现实的低密度和星际介质可能冲击或波浪。

•谱线增宽:假设气体在云有一个温度所描述的麦克斯韦速度分布和持续的湍流运动。supra-thermal运动并不认为但可能是重要的(Swaczyna et al ., 2019)。

•连续的结构:每个云被认为是连续的,没有孤立的结构。

•云边界和均匀密度:云的线性尺寸测量的中性氢的吸收。云沿着视线的长度l=N(H我)/n(H我),N(H我)是中性氢密度和列n(H我)是中性氢数密度。由于氢莱曼-α线非常光学厚的中心,τ(0)= 10⁵-10年⁶,N(H我)从氘莱曼——获得α与N(H我)=N(维我)/ (D/H),(D / H) = 1.56×10⁵氘氢数密度在LISM(木et al ., 2004)。然而,没有的估计n(H我),除了地方政府投资公司。在3.3节中,我们将描述一个方法估算n(H我在其他云)。

•内部云气体?氢和周围的云层之间的气体必须完全电离否则内部云气体将被作为一个云。电离氢可以热(10⁶(10 K)或暖和⁴K)气体photo-ionized附近的热恒星或白矮星。

与这些假设,Redfield Linsky。(2008)创建了一个二维地图的云在银河的坐标位置和大小。Vannier et al。(2022)跟踪太阳的路径通过附近的云从过去150000年到60000年的未来。在这个模型中太阳大约60000年前进入地方政府投资公司,很快就会离开这个地方政府投资公司进入G云。

3挑战多重云模型

尽管成功的多重云模型与严格的云,有许多挑战基本假设。

3.1的Gry-Jenkins非刚性的单一的云模型

国务秘书和詹金斯。(2014)挑战的多重云模型提出了中性氢气在10 pc的太阳是在单个云有积极的速度梯度的方向运动。这个模型与他们能够符合大多数的观察到的径向速度观测速度组件。冲击通过云进行符合大多数剩余速度的组件。他们认为,他们的模型比多重云模型和简单可能是更现实的。

Redfield Linsky。(2015)中给出的数据使用Malamut et al。(2014)测试多重云模型的预测能力和Gry-Jenkins一个云模型与一个新的HST数据集。提前观察与HST旨在填补一个轨道差距大观察程序较短程序从接受目标列表选择望远镜调度器为了最小化望远镜回转时间。Redfield和合作者提出了一长串LISM目标穿越天空的望远镜观察到32的目标。基本上所有的这些新视线速度组件匹配前面的径向速度确定云的方向。测试这两个模型之间提供的错误观察到的径向速度的快速数据和每个模型预测的径向速度。Redfield Linsky。(2015)发现多重云模型的均方根误差要小得多比Gry-Jenkins模型,然而多重云模型更多的自由参数,应该导致一个更严格的适合径向速度数据。因此,目前尚不清楚这LISM的模型是一个更好的表示。

3.2非齐次云属性

视线的数量也是可以观察到现在已经增加到足以支持LISM的更详细的统计分析数据。Linsky et al。(2022)分析了温度和湍流速度84速度的组件,其中36遍历地方政府投资公司。广泛分布的温度从3000 K到12000 K以上,甚至地方政府投资公司的视线。广义高斯适合的数据显示温度的范围是随机的可能摄入过多的高温部件。湍流速度显示了类似的模式,中间有一个大范围0和5公里⁻¹地方政府投资公司只有数据和整个LISM数据集。地方政府投资公司等离子体的温度差异对视线远远超过平均测量错误。Procyon-AD狮子座的视线一对,最小的角(2°。2)分离,温差是2、200±450 K。三对视线的下一个大角分离显示类似的3 - 4倍的温差测量错误。2°角分离。2corresponds to a linear separation of 5,100 au near the center of the LIC. Since the Sun moves 5.1 au/year through the LIC, the heliosphere should see significant temperature differences in its interstellar environment on a time scale of less than 1,000 years.

Linsky et al。(2022)也寻找重要的依存关系温度和湍流速度对不同的参数。没有发现关于银河坐标,角相对于中性氦流入方向,LISM磁场方向,EUV辐射场,或氢密度列。测试温度和湍流速度是否通过取决于角相对于中心上还显示没有明显的依赖。

3.3中性氢密度云

超过15年的共识是,地方政府投资公司的中性氢密度n(H我)≈0.20厘米⁻³。这个结论是基于中性氦密度的测量气体流入日球层和他/ H数密度Swaczyna et al。(2020)和引用)。同时,理论模型使用多云的光致电离代码斯莱文和弗里希。(2008)导致n(H我)= 0.195±0.05厘米⁻³。分析37视线在10 pc太阳的恒星Linsky Redfield。(2021)提供了一个不同的答案;图2表明,这些速度组件云填充系数ff=d/n(H我),d是恒星的距离n(H我)= 0.20厘米⁻³。只有一个例外,对明星广告狮子座(见3.5节),填充因子小于0.63,大多数都小得多。视线短于4 pc,均值填充系数约为0.5,对应n(H我)= 0.10厘米⁻³填满整个视线,而不是0.20厘米⁻³。四个星星的只有一个地方政府投资公司组件在4 pc的太阳墙吸收氢地核证明了这一点视为莱曼-吸收红移α线。因此,这些恒星必须在一个星际环境包含中性氢从日球层所有的明星。因此,n(H我)≈0.10厘米⁻³对这四个恒星和其他可能的视线在4个人电脑。更遥远的星星,整个视线充满了低密度云,或者,更可能的是,更遥远的云也有密度n(H我)≈0.10厘米⁻³,这些云层之间的内部云与完全电离氢气体。

3.4云是孤立的或紧密吗?

多重云模型、云大小确定假设n(H我)= 0.20厘米⁻³,导致云被内部云分离气体即使在4个人电脑。如果相反,中性氢云间的密度约0.10厘米⁻³,那么云有线性尺寸的两倍大,LISM完全充满没有可用空间内部云气体的至少在4个人电脑。因此,云是紧密,可以重叠。

3.5云重叠或合并吗?

最近,Swaczyna et al。(2022)建议非常邻近混合日球层有一个地区的地方政府投资公司和G云与温度、速度和方向之间的中间意味着地方政府投资公司和G云参数。这个混合云模型解决了许多问题。首先,它解释了为什么中性氦流入日球层的属性有一个稍微不同的温度和速度比意味着地方政府投资公司的参数。其次,它解释了为什么流入星际气体密度n(H我)= 0.20厘米⁻³。这个密度的和地方政府投资公司和G云。第三,这个模型解释了为什么ff = 1.0,因此n(H我)= 0.20厘米⁻³对广告狮子座。原来的视线广告狮子座是混合云最长路径长度。因为在重叠区域的属性之间的气体中间地方政府投资公司和G云,这是一个混合云,中间的属性。

4 LISM向可能的新模型

LISM研究发展极大地从云层的运动识别具有统一的属性更复杂结构的非齐次云填补当地环境或者一个云复杂的内部速度结构。在大约4 pc的太阳,部分电离云似乎完全没有电离介质内部云填补空间。相邻的重叠或混合云可能是常见的以混合LIC-G云为原型。其他混合云应该在现有和未来的数据搜索。当云重叠和合并发生的物理过程才刚刚开始被理解目前基于只有一个例子。也许是多重云模型可以修改包括云重叠区域的中间速度可以解释速度组件,目前没有指定的云。完全分布的三维模型LISM云是必要的,以评估云重叠的填充系数和程度,并评估短期内进化和LISM这种新模型的后果。

设施:HST(性病),HST(小时)旅行者我号二号。

数据可用性声明

公开的数据集进行分析。这些数据可以在这里找到:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac816b。

作者的贡献

本文提供了一个视角在本地星际介质以及目前的模式可能会改变。

确认

我们感激地承认从80年美国国家航空航天局授予nssc20k0785支持。JL谢谢会议”紫外天文二十一世纪“本文开发的环境。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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