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星际气体演化是天文领域的重大科学问题。在星际介质中,氢元素主要以氢原子以及氢分子两种气体形式存在。星际介质中的氢气体含量远大于恒星总质量。星际介质是恒星形成的场所,其为恒星形成提供物质及能量,同时也受到新形成恒星的辐射反馈等影响。 越来越多的观测证据表明,星际介质中存在着一类不能被中性氢21cm辐射以及CO辐射所示踪的重要成分,称为暗气体。研究表明,这类成分的质量与能被CO示踪的氢分子气体的含量相当。对暗气体的深入研究,比如空间含量分布,激发温度等物理性质的分布,以及形成条件等问题将极大地提升对星际介质演化的理解。对于暗气体的组成成分,目前的观点有两种:第一,暗气体是光厚的中性氢;第二,暗气体是不能被CO示踪的氢分子。主流观点是第二种。这部分不能被CO示踪的气体却可以被其他的分子离子示踪,比如C+,OH,CH,HCO+等。这些分子离子都是在化学反应过程中形成CO的媒介。为了解决研究银河系中暗气体的物理状态,选取了C+,OH,CH,HCO+这四种示踪分子,对银河系中暗气体的演化进行了多波段的分析。 基于Herschel望远镜的GOTC+巡天项目中的C+158μm数据,找到了36个暗气体云团。我们的研究表明中性氢的光深可以解释一部分暗气体,但并不能解释所有的暗气体质量。这些云团中消光小于2.7mag的云团与经典的化学演化模型相符合,但消光大于2.7mag的云团却不能用经典的的化学演化模型解释。这些大消光云团有可能是由小的分子团块聚合而成的。 为了进一步验证暗气体中的示踪物之间的关系,利用Arecibo望远镜对51个GOTC+视线方向进行了OH1612,1665,1667以及1720MHz谱线巡天。结果表明,OH会随着云团从弥散到致密态的演化过程而被消耗转化成CO。在暗气体云团中,C+和OH存在一个很弱的成协关系,这与化学演化模型上预言的结果相符合。 基于“千禧年巡天”(Millennium Survey)的OH吸收线数据,分析了OH激发的状态,发现大部分的OH主线1665,1667MHz的激发都是非热的。它们之间的激发温度之差集中在2K以内。此外,发现没有CO却有OH的暗气体云团中的中性氢柱密度位于原子云团与分子云团的中性氢柱密度值之间。 除此之外,展示了3项其他的初步结果。1)基于对“千禧年巡天”中连续谱点源的CH观测,找到了CH积分强度与OH柱密度之间的线性关系。2)金牛座分子云是离地球最近的巨分子云,其天空面积为~100平方度。基于FCRAO的CO(1-0)巡天数据,获得了金牛座分子云团周围的暗气体分布。3)基于ALMA望远镜对毫米波连续谱源进行的HCO+和CO的吸收线光谱。