Complex Chemistry in Star-Forming Regions: An Expanded Gas-Grain Warm-up Chemical Model
长期以来，气相过程被认为是恒星形成区域复杂有机分子的关键形成机制。然而，最近的实验和理论证据对这些过程的效率提出了质疑。颗粒表面化学经常被引用作为一种解决方案，但到目前为止，还没有考虑到恒星形成区域的高度化学复杂性和不断变化的物理条件的定量模型。在这里，我们介绍了一种新的气体颗粒化学网络，其中广泛的复杂物种可能会形成涉及自由基的反应。我们考虑的自由基（H，OH，CO，HCO，CH 3，CH 3 O，CH 2 OH，NH和NH 2）主要是由宇宙射线诱导的颗粒冰的光解离产生的，在较冷的早期演化阶段形成的。热核的逐渐升温对复杂分子的形成至关重要，这使得结合力更强的自由基能够在晶粒表面上移动。这种类型的化学能够再现Sgr B2（N）中所见的高度复杂性，并可以解释观察到的各种先前检测到的复杂有机分子（包括结构异构体）的丰度和温度。许多其他复杂的物种被这个模型预测，这些物种中的几个可能是在热的核心检测。高质量和低质量恒星形成的化学差异也得到了解决;更大的化学复杂性，预计在进化的时间尺度更长。
2008-03-08 astro-ph
Efficient simulations of gas-grain chemistry in interstellar clouds
尘埃颗粒上的化学反应在星际化学中至关重要，因为它们产生分子氢和各种有机分子。由于颗粒的亚微米尺寸和低通量，反应性物种的表面种群很小并且波动很大。在这些条件下，速率方程失效，需要主方程来模拟这些反应。然而，主方程中的方程数量随着反应物种的数量呈指数增长，严重限制了其可行性。在这里，我们提出了一种方法，大大减少了方程的数量，从而使纳入星际化学模型的主方程。
2004-05-30 astro-ph physics.comp-ph
Diffusive grain-surface chemistry involving the atoms and diatomic molecules of two elements
本文研究了一个涉及X和Y两种不同元素原子的吸积及其反应形成X_2、XY和Y_2的晶粒表面化学模型，并对该模型的三个自由参数--X和Y的吸积速率、X的脱附速率和Y的晶粒表面扫掠时间--进行了广泛的选择。所有这些都是相对于X的晶粒表面扫掠速率来考虑的。分别采用高阶截断主方程、低阶截断主方程、标准确定性速率方程方法、修正速率方程方法和一组在某些情况下适合于吸积主导化学的近似方法计算了吸积体的相对产生速率。在广泛的模型参数范围内，评估了用不同方法计算的相对生产率的准确性。较准确的低截断主方程计算和标准的确定性速率方程的方法给出的结果，在大多数情况下，在百分之十或百分之二十的高截断主方程计算的结果。对于许多情况下，更准确的低阶截断和标准的确定性速率方程的方法是由两个物种的平均原子数的晶粒的表面上的考虑。
2003-03-31 astro-ph
Testing grain-surface chemistry in massive hot-core regions
对7个高质量年轻恒星天体（YSO）进行了部分亚毫米线巡天，目的是探测H_2CO、CH_3OH、CH_2CO、CH_3CHO、C_2H_5OH、HCOOH、HNCO和NH_2CHO。此外，还观察到其他有机物质，如CH3CN。其目的是建立一套复杂的有机分子的化学起源被认为是产生的粮食表面化学在高质量的YSO。旋转温度和光束平均列密度的确定。根据它们的旋转图，分子可以分为冷（<100 K）或热（>100 K）。这意味着复杂的有机物存在于至少两个不同的区域。此外，热含氧物种的丰度相关，因为是那些HNCO和NH2CHO。这暗示了这两组分子内部的化学关系，而不是它们之间的化学关系。对于观察到的各种热分子的相关性，最可能的解释是它们是来自固态化学的“第一代”物种。这包括H2CO、CH3OH、C2H5OH、HCOOCH3、CH3OCH3、HNCO、NH2CHO，以及可能的CH3CN和C2H5CN。源之间的相关性意味着它们形成期间非常相似的条件或非常相似的能量处理剂量。冷物质如CH2CO、CH3CHO和HCOOH，其中一些在同一视线上被视为冰，可能也是在固态下形成的，但似乎在更高的温度下被破坏。宇宙射线的低水平非热解吸可以解释它们的低旋转温度和与固态相比在气相中相对较低的丰度。CH3CCH丰度可以完全由低温气相化学解释。没有发现冷的含氮分子。
2007-02-12 astro-ph
Grain Evolution across the Shocks in the L1448-mm Outflow
最近对非常年轻的L1448-mm外流的冲击前兆的检测为我们提供了在冲击演化的第一阶段研究晶粒化学的可能性，限制了从晶粒中喷出的分子和气相中形成的物种。观察的关键分子在粮食化学，如SiO，CH 3OH，SO，CS，H2S，OCS，和SO2对这个流出。线的配置文件和导出的丰度显示三个不同的速度制度，跟踪的冲击演化：震前，冲击前兆和postshock气体。的SiO，CH 3OH，SO和CS丰度增强相对于静止的气体由1个数量级的冲击前体成分，并由3个数量级的postshock气体。衍生的SiO和CH 3OH的丰度是一致的，这些分子从谷物最近弹射。由于H2S只增强的冲击前兆成分，OCS和SO2是未检测到的，SO和CS是最丰富的含硫物种的颗粒地幔L1448毫米。喷射主要是SO和CS，而不是H2S或OCS的颗粒，表明硫化学将取决于化学“历史”的颗粒地幔流出和热芯。
2005-06-17 astro-ph
Organic chemistry in the dark clouds L1448 and L183. A Unique grain mantle composition
我们对L183静止暗云和L1448-mm的分子外流进行了高灵敏度的CH_3OH、C_2 H_5 OH、HCOOCH_3、HCOOH和H_2CO以及SiO的观测。在L183和L1448-mm的静止气体中没有检测到C_2 H_5 OH、HCOOCH_3和SiO。H_2CO和SiO在激波前体组分中增加了4-20倍，而CH_3OH和SiO在激波气体中增加了3和4个数量级，而C_2H_5OH和HCOOCH_3相对于CH_3OH的丰度没有实质性变化（<2倍）。SiO和CH 3OH的大量增强可以解释为一个重要的部分的颗粒地幔物质进入气相的冲击喷射。我们对C2 H5 OH/CH 3OH和HCOOCH 3/CH 3OH比值的上限与在热核和银河系中心云中测得的相当恒定的比值是一致的。然而，上限的HCOOCH 3/CH 3OH和HCOOH/CH 3OH的比例是至少一个数量级小于“热corino”周围的低质量原恒星。我们推测，在不同的对象中所观察到的丰度的COM是一致的一种“普遍的”颗粒地幔组成，这是局部改变的低质量恒星形成的过程。
2006-12-18 astro-ph
The Chemistry of Dark Clouds: New Astrochemical Tools for Star Formation Studies
在过去的十年里，我们对冷暗云分子核心的物理结构的理解有了重大的进步。观测的努力，结合云结构的知识，现在提供了明确的证据表明，乌云的化学成分主要是由颗粒表面的气态物质耗尽。我们概述了这些观测工作的基础，并展示了丰度测定如何超越单点分析，推导出丰度分布。我们讨论了分子和晶粒表面之间的相互作用的基本物理，并表明，当物理耦合到一个化学模型有很好的协议，为一组有限的物种，理论和观测之间。我们讨论了我们对云化学的进一步理解可以作为研究恒星和行星系统形成的新工具。
2002-11-26 astro-ph
The effect of grain drift on the structure of (Post-) AGB winds
我们已经开发了一个实现的动量传递力的数值两流体流体动力学。气体和颗粒之间的这种摩擦耦合形式与两种组分之间的微观相互作用是一致的。耦合力引起晶粒相对于气体的漂移速度。我们将此机制应用于流出（后）AGB对象。我们的数值流体动力学代码计算自我一致的这些流出的动态，以及成核和晶粒的生长和气体的平衡化学。晶粒成核和生长是强烈依赖于气体-晶粒碰撞速率的过程。因此，漂移速度成为重要变量。晶粒化学和漂移之间的紧密联系使系统对几乎任何参数的微小变化都变得极其敏感。这可能是偏离（球形）对称性和结构的原因。
1999-09-29 astro-ph
Bistability in Interstellar Gas-Phase Chemistry
我们提出了一个“双稳态”的暗星际云的气相化学模型的分析。我们确定的化学机制，允许高和低电离的解决方案的化学速率方程共存。我们推导出简单的解析标度关系的气体密度和电离率的化学变得不稳定。我们解释了为什么双稳态是敏感的H3+解离复合速率系数，以及为什么它是由气体颗粒中和阻尼。
2006-01-16 astro-ph
Formation of Interstellar Ices Behind shock Waves
我们已经使用了一个耦合的动力学和化学模型来研究星际激波在屏蔽良好的区域中通过所引起的化学变化。使用这个模型，我们表明，在冲击中的水的形成将遵循在后冲击阶段的耗尽的水分子到晶粒表面上。为了区分冲击后的冰的产生和它们的生产通过粮食表面化学，我们检查水的氘化学之前，期间和之后的冲击。我们表明，化学演化后的冲击气体可以占氘分馏和丰富的二氧化碳相对于水观察到的星际和彗星冰。考虑到分子云内激波和湍流运动的普遍性，这里提出的模型为在星际介质中产生冰的颗粒表面化学提供了另一种理论，冰最终可能被合并到彗星中。
1998-11-13 astro-ph
Chemistry and cooling in metal-free and metal-poor gas
我总结了四个最重要的领域的不确定性研究的化学和冷却的气体与零或非常低的金属。这些是：i）HD冷却在原始气体中的重要性和影响; ii）金属线和尘埃冷却在低金属含量气体中的重要性; iii）在H2形成中涉及的几个关键反应的速率系数中存在的大的不确定性的影响;以及iv）在高红移时晶粒表面化学的有效性。
2007-09-04 astro-ph
Probing the Surfaces of Interstellar Dust Grains: The Adsorption of CO at Bare Grain Surfaces
在使用ESO VLT-ISAAC获得的光谱中，在2175 cm-1附近对30个嵌入的年轻恒星天体检测到固态特征。我们目前的结果从实验室研究的CO吸附在沸石晶片的表面，其中检测到的吸收带在2177和2168 cm-1（对应于CO化学吸附在沸石表面），和2130 cm-1（对应于CO物理吸附在沸石表面），提供了一个很好的匹配的观测数据。我们认为2175波段的主要载流子是化学吸附在星际介质中尘埃颗粒裸露表面的CO。这一结果提供了第一个直接的证据，表明气体与表面的相互作用并不一定会导致星际尘埃上形成冰幔。2175带的强度估计为~ 4 x 10-19 cm molecule-1。在裸露的颗粒表面吸附的CO的丰度范围从0.06至0.16相对于H2O冰，这是，最多，一半的丰度（相对于H2O冰）的CO居住在H2O为主的冰环境。这些发现意味着星际颗粒具有很大的（催化活性）表面积，为星际物种提供了避难所。因此，可能存在的异质化学发生涉及CO分子在独特的表面化学途径，目前没有考虑在气体颗粒模型的星际介质。
2004-10-25 astro-ph
The chemistry of multiply deuterated molecules in protoplanetary disks. I. The outer disk
我们提出了新的模型的氘化学在原行星盘，包括，第一次，多氘物种。我们使用这些模型来探索结合模型的观察是否可以给我们提供线索，解吸过程发生在磁盘。我们发现，在共同与其他作者，光脱附可以允许强烈结合的分子，如HDO存在于气相中的层以上的中平面。包括这一过程的模型与观测结果最吻合。在中平面，宇宙射线加热可以解吸弱结合的分子，如CO和N $_2$。我们发现，观察表明，N $_2$是气态的，在这个区域，但CO必须保留在晶粒上，以解释所观察到的DCO $^+$ /HCO $^+$。这可以通过CO具有比N $_2$更高的结合能来实现（当这些分子被吸积到水冰上时可能是这种情况），或者通过CO的宇宙射线解吸速率比这里假设的要小，正如最近的理论工作所建议的那样。对于气态分子，计算出的氘化率可以通过盘中的化学处理从输入的分子云值大大改变。在晶粒上，单氘物质倾向于保持分子云中的D/H比，而多氘物质则更多地受到盘化学的影响。因此，在彗星中观察到的D/H比可能部分在母云中，部分在盘中，这取决于分子。
2007-01-16 astro-ph
Chemical processes in star forming regions
本文将回顾致密分子云的气相和颗粒表面化学的基本概念，低质量和高质量恒星形成的地方。将介绍以分子冻结和氘分馏为主的冷星前云核的化学。然后，根据最近的观测结果，将讨论原恒星诞生后的云演化、热核和激波化学。也将提供原行星盘化学的简要摘要。其目的是确定在恒星形成过程的各个步骤中重要的气体示踪剂，指出天体化学领域仍然存在的主要问题。
2005-04-13 astro-ph
Insights into the Carbon chemistry of Mon R2
为了了解Mon R2中超紧（UC）HII区域周围致密PDR的化学性质，我们观察到了C3 H2和C2 H的一系列mm波长跃迁。此外，我们还追踪了其他分子的分布，如H13 CO+，SiO，HCO和HC 3 N。这些数据，连同最近检测到的活性离子，已被认为是确定的物理条件和模型的PDR化学。然后我们鉴定了两种分子。第一组由反应性离子（CO+、HOC+）和小分子烃（C2 H、C3 H2）形成，追踪PDR的表面层，并且可能暴露于高UV场（因此我们称其为“高UV”或HUV）。HUV物质预计将在2 < Av < 5 mag的可见光中占主导地位。第二组（较少暴露于UV场，因此称为“低UV”或LUV）包括HCO和SiO，并且主要存在于PDR的边缘（Av > 5 mag）。虽然HUV分子的丰度可以用气相模型来解释，但对于所研究的LUV分子，情况并非如此。虽然可能缺乏一些有效的气相反应，但颗粒化学听起来像是一种可能的机制，能够解释所观察到的HCO和SiO的增强。在这种情况下，紫外光子与颗粒的相互作用对分子气体化学产生了重要影响，并构成了UC HII区域雕刻其宿主分子云所产生的电离前沿的第一个证据。围绕UC HII区域的气体层的物理条件和运动学来自HUV分子。为了重现观测结果，需要氢分子密度大于4 × 10^6 cm^（-3）。如此高的密度表明，HII区可能是由周围的高密度分子气体的压力限制。
2005-08-14 astro-ph
Paramagnetic alignment of fractal grains
讨论了分形超热旋转晶粒的顺磁排列。结果表明，如果H $_{2}$形成位点的浓度较低，并且表面修整活跃，则颗粒的分形结构增强了它们的排列。研究了晶粒表面物理和化学对取向的影响，发现晶粒尺寸存在两个临界值，与Purcell理论（1979）的预测相比，较小晶粒的取向将减小。其中一个临界尺寸是由于活性位点的中毒加剧，而另一个是在高角速度的极限下磁化率虚部的有限值的结果。相反，如果活性位点完全覆盖晶粒表面，则超热旋转以及因此的有效对准仅对于有限范围的晶粒尺寸是可能的。
1994-08-23 astro-ph
The largest oxigen bearing organic molecule repository
我们提出了第一次检测复杂的醛和异构体在三个典型的分子云位于200pc的中心，我们的银河系。我们发现非常大的丰度，这些复杂的有机分子（COMs）的中央分子带（CMZ），我们的原因是弹射的COMs从粮食地幔的冲击。相对于CH3OH的不同COM的相对丰度是惊人的相似的三个来源，位于非常不同的环境中的CMZ。相似的相对丰度指向一个独特的颗粒地幔组成的CMZ。通过对银河系中心云和银盘中具有大量COMs的天体的研究，我们发现饱和度较高的分子比不饱和的分子更丰富。我们还发现CMZ和银河系盘中的COMs之间的相对丰度之间的差异，这表明在银河系中的两个区域之间的复杂醛类的颗粒地幔的不同化学历史。对GC云中冰幔上的颗粒化学的不同可能性进行了简要讨论。宇宙射线在粮食化学中起着重要的作用。有了这些新的探测，银河系中心的分子云似乎是研究银河系中COM形成的最佳实验室之一。
2007-09-05 astro-ph
Formation of methyl formate and other organic species in the warm-up phase of hot molecular cores
目的：在热核和可里诺中产生饱和有机分子还不是很清楚。标准的方法是假设，随着恒星形成过程中温度的升高，甲醇和其他物质从晶粒表面蒸发，并在100 K或更高的温度下经历温暖的气相化学反应，产生甲酸甲酯，二甲醚等物质。但一系列实验室结果表明，质子化离子，在离子-分子方案中最终产物的典型前体，倾向于在与电子解离复合时碎裂，而不仅仅是喷射出一个氢原子。此外，现在已知产生质子化甲酸甲酯的具体提议反应根本不会发生。研究方法：我们利用气体颗粒化学网络来探测相对被忽视的热核演化阶段的化学，在此期间，原恒星开启，周围气体和尘埃的温度从10 K上升到100 K以上。在此阶段，涉及重基的表面化学变得更加重要，因为表面氢原子倾向于蒸发而不是反应。结果如下：我们的研究结果表明，复杂的物种，如甲酸甲酯，甲酸和二甲醚可以产生大量的原恒星开关阶段，但颗粒表面和气相过程有助于产生大多数物种。原恒星开启的时间尺度越长，表面过程就越重要。
2006-07-25 astro-ph
A new modified-rate approach for gas-grain chemical simulations
理解晶粒表面过程对于解释ISM的化学性质至关重要。然而，精确的表面化学模型是计算昂贵的，并且难以与气相模拟集成。提出了一种求解颗粒表面化学体系的修正速率法。它的目的是准确地模拟高度复杂系统，否则只能使用有时不充分的速率方程的方法来处理。与以前的速率修改技术相比，表面生产率的函数形式被修改，而不仅仅是速率系数。这种形式是适当的极端“小晶粒”的限制，并可以使用分析主方程的方法进行验证。对这个基本形式进行了各种进一步的修改，以考虑过程之间的竞争，提高表面占据概率的估计，并允许在适用的情况下切换到正常速率方程。新方法进行了测试，对以前使用精确的技术解决的系统。即使是最简单的方法也是相当精确的，并且比速率方程有很大的改进。进一步的修改允许的主方程的结果被准确地再现为甲醇生产系统，在计算精度。小的差异出现时，非零的活化能被假定为甲醇系统，这是由于复杂的反应竞争过程，不能很容易地解决，而不使用精确的方法。在所测试的最复杂的复杂系统中，计算丰度的不准确性从来不会超过百分之几十，通常为百分之一的数量级。在简单的网络，包括氢的系统中，该方法的实施是微不足道的，而结果是高度准确的。
2008-09-17 astro-ph
