Where does the energy go during the interstellar NH$_3$ formation on water ice? A computational study
在星际介质最冷的区域(10- 20 K),星际颗粒的冰表面作为化学反应的固态载体。在它们的合理作用中,第三体被提倡,其中表面反应的反应能分散在整个晶粒中,使产物稳定。这种能量耗散过程在原子尺度上了解得很少,尽管它对天体化学有很大的影响。在这里,我们研究,通过量子力学模拟,形成NH3通过连续的H-添加到原子N在水冰表面,特别注意第三体的作用。我们首先表征氢化反应和可能的竞争过程(即,H-抽象),其中H-加法比H-抽象更有利。随后,我们通过从头算分子动力学模拟研究了加氢反应能的命运。结果表明,约58--90%的能量被冰面迅速吸收,引起冰温暂时升高。不同的能量耗散机制进行了区分。一种更普遍的机制是基于新形成的物种的高度激发的振动模式和冰水分子的振动模式的耦合。第二种机制,在NH $_3$形成期间是唯一的,是基于瞬态H $_3$ O $^+$ /NH $_2^-$离子对的形成,其显著加速了能量向表面的转移。最后,我们的研究结果相对于星际合成NH $_3$和它的化学解吸到气体中的天体物理意义进行了讨论。
2022-12-29 astro-ph.GA physics.chem-ph
Interstellar medium and star formation
本文介绍了星际介质与大质量恒星形成过程,指出通过现代望远镜观测不同空间尺度的星际结构,恒星形成研究必须以多光谱和空间多尺度的方式进行。
2024-03-20 astro-ph.GA
Low temperature rate constants for the N(4S) + CH(X2Πr) reaction. Implications for N2 formation cycles in dense interstellar clouds
在连续超音速流反应器中,以N(4S)+ OH(X2 ~+)和N(4S)+ CN(X2 ~+)反应为参考,采用相对速率技术,在56 K < T < 296 K范围内,测定了星际间N(4S)+ CH(X2 ~+)反应的速率常数.过量浓度的原子氮产生的拉瓦尔喷嘴和CH和OH自由基的上游的微波放电方法,通过原位脉冲激光光解合适的前体分子。同时,基于HCN和HNC的13 A '和13 A”态的精确全局势能面,通过分级结构方案,对标题反应进行了量子动力学计算。两个绝热势能面都是无势垒的,每一个都有两个深势阱,这表明该反应是由复合物形成机制主导的。的实验和理论工作是inexcellent协议,预测一个积极的温度依赖性的速率常数,在较早的实验工作在低温下。使用密云模型测试了新的低温速率常数对星际N2形成的影响,得到的N2丰度比以前预测的低10- 20%。
2013-07-03 astro-ph.GA physics.chem-ph
H$_2$ formation on interstellar dust grains: the viewpoints of theory, experiments, models and observations
氢分子是宇宙中最丰富的分子。它是第一个在稀薄环境中形成并存活下来的光解离分子。它的形成涉及星际颗粒表面的催化反应。在过去的20年里,在新的天体物理观测和模拟进展的同时,对形成过程的微观物理进行了深入的研究。从未来卫星JWST可能带来的革命的角度出发,本文介绍了我们对各种星际环境中H $_2$形成的认识。
2017-11-28 astro-ph.GA
Interstellar Turbulence and Star Formation
我们提供了一个简要的概述最近的进展和突出的问题,在星际湍流模拟,包括等温模型的内部结构的分子云和大规模的多相模型,旨在模拟分子云的形成。我们展示了如何在多相ISM中高度可压缩磁化湍流中的自组织可以在简单的数值模型中被利用来生成真实的恒星形成初始条件。
2010-11-09 astro-ph.GA
Atom Addition Formation of Thionylimide (HNSO) on Interstellar Dust Grains: Chemical routes requiring oxygen and nitrogen atom surface diffusion
University of Stuttgart(斯图加特大学);RIKEN Cluster for Pioneering Research(理化学研究所先导研究集群)
研究通过量子化学计算揭示HNSO在星际尘埃颗粒上的形成机制,表明氧和氮原子表面扩散在硫化学中起关键作用。
2026-02-04 astro-ph.GA physics.chem-ph
Formation of anionic C,N-bearing chains in the Interstellar medium via reactions of H$^{-}$ with HC$_x$N for odd-valued x from 1 to 7
我们研究了在星际介质(ISM)中H $^-$阴离子在气相中与氰基聚炔中性分子反应的相对效率,导致形成不同长度的阴离子C $_x$ N $^-$线性链和H $_2$。所有的反应都是没有障碍的,高度放热的反应,提供了一个化学路线,形成相同长度的阴离子链。对系列中所有奇数成员(x=1,3,5,7)相应的反应势能面(RPES)进行了量子计算.我们采用最小能量路径(MEP),以获得相关的过渡态(TS)的配置和使用变分过渡态(VTS)模型中的后者,以获得化学速率。结果表明,在100 K左右的典型温度下,x=3和x=5时存在一组明显较大的速率值,而CN $^-$和C $_7$ N $^-$的速率值较小.然而,在这些温度下,所有的速率都大于目前文献中对辐射电子附着(REA)速率的估计,从而表明在这些温度下,本化学路径相对于REA过程的重要性更大。我们的研究结果的物理原因进行了详细讨论,并与现有的观测结果。
2018-07-29 astro-ph.GA physics.chem-ph
Potential formation of three pyrimidine bases in interstellar regions
关于前生物分子的化学演化的工作仍然不完整,因为主要的障碍是对星际条件下发生的各种反应的速率系数缺乏足够的了解。在这项工作中,我们研究了在星际区域形成三个嘧啶碱基,即胞嘧啶,尿嘧啶和胸腺嘧啶的可能性。我们的研究表明,尿嘧啶的合成从胞嘧啶和水在星际环境下是完全不可能的。为了合成胸腺嘧啶,研究了尿嘧啶与:CH 2之间的反应。由于没有其他相关途径的尿嘧啶和胸腺嘧啶的形成在文献中,我们考虑了一个大的气体颗粒化学网络来研究胞嘧啶在气相和冰相的化学演变。我们的模拟结果表明,胞嘧啶将在寒冷,密集的星际条件下产生。然而,胞嘧啶的存在尚未确定。我们提出,一个新的分子,即C4N3OH5可以观察到在星际区域。C4N3OH5是胞嘧啶的前体(胞嘧啶的Z异构体),比胞嘧啶丰富得多。我们希望对这种前体分子的观察将使我们能够估计星际区域中胞嘧啶的丰度。我们还进行了量子化学计算,以找出振动以及旋转跃迁的前体分子随着三个嘧啶基地。
2015-11-09 astro-ph.GA physics.chem-ph physics.gen-ph
Surface chemistry in the interstellar medium - I - H2 formation by Langmuir-Hinshelwood and Eley-Rideal mechanisms
H2的形成仍然是理解星际物理学的一个主要问题。我们根据最新的实验和理论数据研究了H2在星际介质中的形成。我们在Meudon PDR代码中实现了颗粒表面上的详细H2形成机制:i)考虑到扩散过程中不同尺寸的尘埃颗粒的贡献的Langmuir-Hinshelwood机制和ii)Eley-Rideal机制。我们表明,由于这些过程,即使在尘埃温度大于25 K的区域也可以形成H2。我们还表明,形成的Eley-Rideal机制可以是一个重要的来源加热的气体。我们推导出各种天体物理条件下的谱线强度。与通过在UV中的吸收的观察确定的标准形成相比,这种方法导致增强的H2形成速率。我们推导出一些等压和等容模型的H2线强度。
2012-02-02 astro-ph.GA
Efficient Surface Formation Route of Interstellar Hydroxylamine through NO Hydrogenation II: the multilayer regime in interstellar relevant ices
羟胺(NH 2 OH)是太空复杂益生元物种的潜在前体之一。在这里,我们提出了一个详细的实验研究羟胺形成通过一氧化氮(NO)表面氢化天文相关条件。这项工作的目的是调查羟胺的形成效率在极性(富含水)和非极性(富含一氧化碳)星际冰类似物。研究了一个由最终产物(N2 O、NH 2 OH)和中间产物(HNO、NH 2 O等)组成的复杂反应网络。产品进行了讨论。主要结论是,羟胺的形成是通过一个快速和无障碍的机制发生,它被发现在一个富水的环境中,在较低的温度下,甚至更丰富地形成。在平行,我们实验验证了非形成羟胺UV光解NO冰在低温下,以及非检测NC-和NCO-键轴承物种UV处理后,NO在富含一氧化碳的冰。我们的结果被实施到一个天体化学反应模型,这表明,NH 2 OH是丰富的在暗分子云条件下的固相。一旦NH 2 OH从冰粒中解吸,它就可以形成更复杂的物质(例如,甘氨酸和β-丙氨酸)。
2017-05-25 astro-ph.GA
The Interstellar Medium and Star Formation in Dwarf Galaxies
本文简要回顾了我们对矮星系中与恒星形成活动相关的星际介质(ISM)性质的了解。在这些物体中,ISM的主要阶段是什么?这些相的性质如何依赖于星系的性质?我们对它们的冷气含量及其与恒星形成活动的联系了解多少?在这些星系中,恒星的形成过程是否不同?恒星形成反馈在矮星系中是如何运作的?FUSE、Spitzer、Herschel和Fermi等天基设施以及SOFIA和ALMA等天文台提供的观测数据使我们能够在理解这些问题方面取得重大进展。
2018-10-12 astro-ph.GA
Supernova Feedback on the Interstellar Medium and Star Formation
超新星是能量最大的恒星事件,它通过气体动力学和能量学影响着星际介质。因此,两者都对恒星的形成产生积极和消极的影响。在本文中,我们回顾了研究的复杂性的发展,旨在了解超新星及其释放的热气与恒星形成的分子云之间的交换。本文从分析研究出发,研究了超新星从超泡尺度反馈到星系结构的数值模型。我们还讨论了恒星形成和超新星能量转移效率的参数化。由于从星际介质到星系的演化模型有很多,并且应用了这些参数的多种配方,因此这里只能讨论一些有代表性的研究。
2010-12-19 astro-ph.GA
Interstellar filaments and star formation
最近用赫歇尔空间天文台在亚毫米波长上对银河系最近的恒星形成云进行的研究为我们提供了前所未有的恒星形成过程初始条件和早期阶段的图像。赫歇尔的图像揭示了每一个星际云中复杂的网状结构。这些暗条的宽度都非常相似--大约十分之一秒差距--但只有致密暗条含有星前核,即未来恒星的种子。赫歇尔的结果支持这样一种设想,即星际纤维和星前核代表了恒星形成过程中的两个关键步骤:首先,湍流搅动气体,在星际介质中形成普遍的网状结构,然后引力接管并控制纤维进一步分裂成星前核,最终形成原恒星。这一方案提供了新的见解恒星质量的起源和恒星形成效率的致密分子气体的星系。尽管有明显的复杂性,全球恒星的形成可能是由相对简单的普遍规律,从灯丝到星系尺度。
2017-10-03 astro-ph.GA
Synthetic observations of star formation and the interstellar medium
综合观测在天体物理学中发挥着越来越重要的作用,无论是解释真实观测还是从模型中做出有意义的预测。在这篇评论中,我们提供了一个概述的方法和工具,用于生成,操纵和分析合成观测及其应用的问题,涉及恒星形成和星际介质。我们还讨论了一些可能的方向,为未来的研究使用合成观测。
2018-11-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
Interstellar Medium and Star Formation of Starburst Galaxies on the Merger Sequence
星际介质是控制星系中恒星形成的关键成分。我们提出了一个详细的研究的红外(~ 1-500微米)光谱能量分布的大样本的193个附近(z ~ 0.088)的亮红外星系(LIRGs),涵盖了广泛的演变阶段沿合并序列。整个样品已经被2 MASS、WISE、斯皮策和赫歇尔均匀地观察到。我们执行多分量分解的光谱,以获得的星际介质的物理参数,包括星际辐射场的强度和质量和亮度的尘埃。我们还限制了活动星系核加热的核尘埃的存在和强度。LIRGs的辐射场往往比静止星系中的强度高得多,并且由于星际介质的中心集中和恒星形成,它在高级合并阶段增加。总气体质量是由尘埃质量和星系恒星质量得出的。我们发现,LIRGs的气体分数平均约0.3德克斯高于主序星形成星系,适度上升到先进的合并阶段。所有LIRG的恒星形成率都高于星系恒星形成主序列。与最近的观测和数值模拟一致,该样本的全球恒星形成效率跨越了很宽的范围,填补了正常恒星形成星系和极端恒星爆发系统之间的空白。
2018-11-14 astro-ph.GA
Precursors of the RNA-world in space: Detection of ($Z$)-1,2-ethenediol in the interstellar medium, a key intermediate in sugar formation
我们首次在位于银河系中心的G+0.693-0.027分子云的星际介质中探测到了($Z$)-1,2-乙烯醇,(CHOH)$_2$,乙醇醛的烯醇形式。我们推导出柱密度为(1.8 $\pm$ 0.1)$\times$ 10 $^{13}$ cm $^{-2}$,其转化为相对于分子氢的分子丰度为1.3 $\times$ 10 $^{-10}$。乙醇醛和($Z$)-1,2-乙烯基吡咯烷酮之间的丰度比为$\sim$ 5.2。我们讨论了几种可行的形成途径,通过化学反应的前体,如HCO,H $_2$ CO,CHOH或CH $_2$ CHOH。我们还提出,这种物种可能是一个重要的前体在形成甘油醛(HOCH $_2$ CHOHCHO)在星际介质通过结合与羟基亚甲基(CHOH)自由基。
2022-04-06 astro-ph.EP astro-ph.GA physics.chem-ph
Formation of interstellar complex organic molecules on water-rich ices triggered by atomic carbon freezing
本研究通过量子化学方法揭示了水冰上原子碳自发生成高反应性^3C-OH$_2$的机制,该机制不仅限制了裸碳原子的反应性,还为非能量方式形成乙醇等星际复杂有机分子提供了新路径。
2023-10-23 astro-ph.GA physics.chem-ph
Formation of star-forming clouds from the magnetised, diffuse interstellar medium
分子云是星系中恒星的诞生地,由星际介质(ISM)中弥漫的原子气体动态形成。ISM还被对其动态特性有很大影响的磁场穿过。特别是,恒星形成区必须是磁超临界的,以便容纳可能在自身重量下坍缩的气体团。基于三维磁流体力学(MHD)模拟的参数研究,我们表明,长期存在的问题,如何产生这样的超临界区仍然是一个悬而未决的问题。
2015-09-11 astro-ph.GA
Resolving the Interstellar Medium at the Peak of Cosmic Star Formation
本研究利用ALMA在1-5 kpc尺度上绘制高红移星系的分子气体与尘埃连续谱,揭示其分布差异,证明ALMA能解析早期宇宙星际介质结构,但观测解释需更谨慎。
2018-10-10 astro-ph.GA
Molecular hydrogen formation on interstellar PAHs through Eley-Rideal abstraction reactions
我们目前的实验数据上的气相多环芳烃(PAH)阳离子的H2形成过程。这个过程进行了研究,通过暴露晕自由基阳离子,限制在一个射频离子阱,气相H原子。已观察到最多23个氢原子的顺序连接。暴露于原子D而不是H可以将附着与竞争的抽象反应区分开来,因为后者现在在测量的质谱中留下了独特的指纹。使用真实的截面和用于附着和提取的屏障对实验结果进行建模,得到提取与附着截面的1:2的比率。抽象的强大贡献表明,H2形成星际PAH阳离子是一个数量级更相关的比以前认为的。
2018-08-28 astro-ph.GA
Theoretical Investigation of Interstellar 3-Pyrroline: Formation, Rotational and Vibrational Spectroscopy
本研究基于量子化学计算,探讨了星际3-吡咯啉在尘粒表面的形成路径,并提供了其高精度转动与振动光谱数据,为其在寒冷星际环境中的射电及红外观测识别提供了理论依据。
2024-08-29 astro-ph.GA
Formation of thiocarbonic acid (H$_2$CS$_3$) -- the sulfur counterpart of carbonic acid (H$_2$CO$_3$) - in interstellar analog ices
本研究通过电子辐照H2S和CS2的星际冰模拟物,首次实验形成硫代碳酸,并借助质谱鉴定,揭示其星际形成途径,为未来天文探测和解决缺失硫问题奠定基础。
2025-09-23 astro-ph.GA
The interstellar medium: from molecules to star formation
星际介质(ISM)是一种非常复杂的介质,其中包含形成恒星和行星所需的物质。ISM与辐射、湍流、磁场和引力场以及加速粒子永久地相互作用。在这种介质中发生的一切都对银河系的动力学和演化产生影响,从而将恒星尺度与银河尺度联系起来。因此,ISM的研究对于恒星和星系天体物理学的发展至关重要。在这篇文章中,我总结了我们对这种介质的物理和化学的了解,特别强调了恒星的形成,以及与恒星诞生和演化相关的过程如何与周围的环境相互关联。
2018-03-06 astro-ph.GA
Laboratory formation of fullerenes from PAHs: Top-down interstellar chemistry
星际分子被认为是在分子云的屏蔽环境中或在演化恒星的外壳中形成的。这遵循气相中和/或(冰)颗粒表面上的原子和简单分子的许多顺序反应步骤。然而,这些化学途径对于空间稀薄环境中的较大物种来说效率极低,因为涉及许多步骤,而且模型确实无法解释观察到的高丰度。C $_{60}$富勒烯就是这种情况,它最近被鉴定为星际介质中最复杂的分子之一。观测结果表明,在某些PDR中,其丰度增加接近强紫外线源。在这封信中,我们报告的实验室研究结果,其中C $_{60}$的形成可以解释的光化学演变的特点大的多环芳烃。连续的H损失导致完全脱氢的PAH,随后C $_{2}$单元的损失将石墨烯转化为笼。我们的研究结果首次提出了实验证据,多环芳烃在超过60个碳原子有效地光异构化巴克敏斯特富勒烯,C $_{60}$。这些实验室研究还证明了自上而下的合成路线对空间化学复杂性的重要性。
2014-11-26 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.chem-ph
Low Temperature Surface Formation of NH3 and HNCO: hydrogenation of nitrogen atoms in CO-rich interstellar ice analogues
固态天体化学反应途径有可能将NH3和HNCO等小的含氮物质和益生元分子(特别是氨基酸)的形成联系起来。到目前为止,这种小的含氮物质的化学起源仍然没有很好的理解,尽管氨是一个丰富的成分的星际冰对年轻的恒星物体和静止的分子云。这主要是因为缺乏专门的实验室研究。本工作的目的是实验研究NH3和HNCO的形成路线,通过非高能表面反应在星际冰类似物在完全受控的实验室条件下,在天体化学相关的温度。这项研究的重点是形成NH3和HNCO在CO丰富的(非极性)星际冰,模拟CO冻结阶段在黑暗的星际云区域,以及之前的热和能量处理开始变得相关。我们证明并讨论了固体HNCO的表面形成通过CO分子与NH自由基的相互作用-在形成固体NH 3的中间体之一后,顺序氢化的N原子。讨论了HNCO在天体生物学中的重要性。
2017-05-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation of interstellar complex polycyclic aromatic hydrocarbons: Insights from molecular dynamics simulations of dehydrogenated benzene
小的有机分子被认为是复杂的星际多环芳烃(PAH)形成的基础。然而,潜在的化学机制仍然不清楚,特别是关于星际尘埃的作用。利用分子动力学,我们模拟了脱氢苯分子在气相中或在洋葱状碳纳米颗粒(NP)表面的化学反应。该反应导致复杂结构的多环芳烃的形成。所形成的分子的大小被发现大致增加,随着温度的升高到800 K,并与脱氢的水平。形貌分析表明,在高温下形成了含有多达32个碳原子的大环。采用密度泛函理论(DFT)计算方法,研究了反应的基本途径.密度泛函理论的结果定量地证实了反应活性与脱氢水平之间的相关性,以及稳定C-8环的形成。此外,在NP表面上形成的纳米结构指向星际富勒烯和碳洋葱的可能的逐层形成机制。
2020-09-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
Adsorption of Organic Molecules on Onion-Like-Carbons: Insights on the Formation of Interstellar Hydrocarbons
使用原子模拟,我们表征的吸附过程中的有机分子的碳纳米粒子,这两种已被报道是丰富的星际介质(ISM)。发现芳香族有机物比脂肪族有机物更容易被吸附。这种选择性有利于在ISM中形成多环芳烃(PAH)或富勒烯样结构,由于结构相似。在我们的模拟中还观察到,分子在聚集体中堆积之前在纳米颗粒表面上形成单层。这表明在ISM中洋葱状纳米结构的可能的逐层形成过程。这些发现揭示了碳纳米颗粒作为选择性催化剂的可能作用,可以为气相分子形成星际多环芳烃,高富勒烯和烟灰提供反应底物。
2018-10-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
From Interstellar Clouds to Stars
我回顾(1)恒星形成物理学和开放问题;(2)恒星形成云和年轻星团的结构和动力学;(3)恒星形成率:观测和理论意义。
2015-12-03 astro-ph.GA
The Automated Reaction-Pathway Search reveals the Energetically Favorable Synthesis of Interstellar CH3OCH3 and HCOOCH3
本文利用基于过渡态理论的自动化反应路径搜索,系统研究了星际二甲醚和甲酸甲酯的气相形成路径,发现CH3OCH3可通过中性物种的无势垒放热反应高效生成,而HCOOCH3的气相形成效率较低。
2023-08-10 astro-ph.EP astro-ph.GA physics.chem-ph
On the formation of density filaments in the turbulent interstellar medium
这项研究的动机是最近的观测无处不在的星际密度丝和磁流体动力学(MHD)湍流的现代理论的指导下。星际湍流塑造了观测到的密度结构。垂直湍流混合是MHD湍流的基本动力学过程,它必然导致扩散介质和分子云中出现平行细丝。最小宽度由部分电离介质中的垂直中性离子去耦尺度确定。相应地,密集的垂直细丝出现在高超音速湍流中的MC作为激波压缩的结果。它们的宽度具体取决于湍流特性。我们证明,不同的取向的灯丝相对于磁场起源于不同的湍流特性的多相星际介质。
2018-02-03 astro-ph.GA astro-ph.SR
Reactive Desorption and Radiative Association as Possible Drivers of Complex Molecule Formation in the Cold Interstellar Medium
最近在寒冷的星际气体中发现了甲酸甲酯和二甲醚等陆地型有机物质,这证明银河系中有机物质的形成开始于恒星形成的早期阶段,比以前认为的要早得多。这一发现对天体化学建模者来说是一个挑战。这些分子的丰度不能用先前开发的“预热”方案来解释,在这种方案中,有机分子通过扩散化学在星际颗粒表面上形成,从30 K开始,然后在恒星形成的后期阶段在更高的温度下释放到气体中。在这篇文章中,我们研究了一种替代方案,其中复杂的有机物种形成通过一系列的气相反应前体物种之间形成的粮食表面上,然后通过有效的反应性解吸喷射到气体中,在该过程中,非热解吸发生作为一个结果的转换的化学反应到喷射的产品从表面的双折射。所提出的方案导致合理的,如果有点混合的结果,在温度低至10 K,可以被认为是一个步骤,解释在恒星形成的最早阶段观察到的类地有机物种的丰度。
2013-04-15 astro-ph.GA
Polyaromatic Hydrocarbons with an Imperfect Aromatic System as Catalysts of Interstellar H$_{2}$ Formation
本研究针对星际H₂形成机制问题,通过量子化学计算发现具有非完美芳香体系的小型多环芳烃相比苯能提升50K下催化H₂形成的速率,为理解星际H₂生成提供了新依据。
2022-10-22 astro-ph.GA
Interstellar dimethyl ether gas-phase formation: a quantum chemistry and kinetics study
二甲醚是星际间最丰富的复杂有机分子之一。然而,它的形成路线仍然难以捉摸。在这项工作中,我们进行了电子结构和动力学计算,以获得两个离子分子反应的速率系数最近提出的气相形成路线的二甲醚在星际物体,即CH $_3$ OH + CH $_3$ OH $_2^+$ $\rightarrow$(CH $_3$)$_2$ OH $^+$ + H $_2$ O,随后是(CH $_3$)$_2$ OH $^+$ + NH $_3$ $\rightarrow$ CH $_3$ OCH $_3$ + NH $_4^+$。与以前实验的反应CH $_3$ OH + CH $_3$ OH $_2^+$的速率系数的比较,维持了本计算的准确性,并允许在星际物体的感兴趣的低温(10-100 K)更可靠的外推。相反,首次提供了反应(CH $_3$)$_2$ OH $^+$ + NH $_3$的速率系数。在这项工作中推导出的速率系数基本上证实了Taquet等人(2016)关于热核/corino中二甲醚形成的预测。然而,这种形成途径在也检测到二甲醚的冷物体(如星前核)中不能有效,因为氨在这些环境中的丰度非常低。
2018-10-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
On the formation of density filaments in the turbulent interstellar medium
这项研究的动机是最近的观察无处不在的星际密度丝和可压缩磁流体动力学(MHD)湍流的现代理论的指导。星际湍流塑造了观测到的密度结构。作为可压缩MHD湍流的基本动力学,密度涨落的垂直湍流混合需要与局部磁场对齐的细长密度结构,解释了在扩散原子和分子气体中看到的低密度平行细丝。低密度平行纤维的伸长取决于湍流的各向异性。当考虑部分电离时,我们发现冷中性介质和分子云中平行细丝的最小宽度由垂直于磁场的中性离子退耦尺度决定。在高超声速MHD分子云中的湍流中,既存在由各向异性湍流混合引起的低密度平行细丝,又存在由激波压缩引起的高密度细丝。
2019-05-15 astro-ph.GA
Theoretical computations on the efficiency of acetaldehyde formation on interstellar icy grains
已知星际颗粒是形成星际分子如H $_2$、水、氨和甲醇的重要因素。有人提出,所谓的星际复合有机分子(iCOM)也是通过假设具有等于1的效率的反应,通过自由基的结合在星际颗粒冰冷的表面上形成的。在这项工作中,我们的目标是调查的鲁棒性或弱点,考虑乙醛(CH $_3$ CHO)的情况下,作为一个开始的研究案例。在文献中,已经假设乙醛是通过HCO和CH $_3$的结合在结冰表面上形成的。在这里,我们报告新的理论计算的效率,其形成。为此,我们耦合的能量学和动力学的反应CH $_3$ + HCO,这可能会导致CH $_3$ CHO或CO + CH $_4$的形成的量子化学计算。具体而言,我们结合反应动力学计算与水稻Ramsperger-Kassel-Marcus(RRKM)理论(隧道)的方法与扩散和解吸竞争通道。我们提供的格式所使用的天体化学模型,以方便他们的开发我们的计算结果。我们的新的计算表明,乙醛形成的冰表面上的效率是一个复杂的函数的温度,更重要的是,假设的扩散结合能比$f$的CH $_3$自由基。如果比例$f$为$\geq$ 0.4,则在反应可以发生的范围内,即在12和30 K之间,效率等于1。然而,如果$f$更小,效率会急剧下降:当$f$ =0.3时,它最多为0.01。此外,乙醛的形成总是与CO + CH $_4$竞争。
2021-08-27 astro-ph.GA
Interstellar medium and star formation studies with the Square Kilometre Array
恒星和行星系统是由星际介质中的分子云形成的。虽然恒星形成的步骤顺序是众所周知的,但仍然缺少一个全面的理论来描述驱动恒星形成的过程的细节。平方公里阵列(SKA)以其前所未有的灵敏度和角分辨率,将在填补我们理解的这些空白方面发挥重要作用。在这篇文章中,我们提出了一些科学的情况下,印度的恒星形成社区有兴趣追求与SKA,其中包括调查的AU大小的结构在中性ISM,起源的热和非热的无线电喷流从原恒星和吸积历史的原恒星,和大质量恒星的形成及其对周围介质的影响。
2016-10-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
A non-energetic mechanism for glycine formation in the interstellar medium
罗塞塔任务在67 P/Churyumov-Gerasimenko彗星上探测到氨基酸甘氨酸及其胺前体甲胺,为地球上益生元的宇宙起源提供了强有力的证据。这种复杂的有机分子在恒星和行星形成过程中如何以及何时形成仍然存在争议。我们报告的第一个实验室检测甘氨酸形成的固相通过原子和自由基的自由基加成表面反应在寒冷稠密的星际云条件下。我们的实验得到了天体化学模型的支持,表明甘氨酸的形成不需要高能辐射,如紫外线光子和宇宙射线,在富含水的星际冰中,它仍然保存在一个比以前假设的更早的恒星形成阶段。我们还证实,固体甲胺是一个重要的副反应产物。星前冰粒上甘氨酸的形成为太空中复杂而普遍存在的生命前化学提供了基础,丰富了行星形成物质的化学成分。
2020-11-16 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Studying Magnetic Fields in Star Formation and the Turbulent Interstellar Medium
了解恒星如何形成的物理学是现代天体物理学的一个高度优先的目标,部分原因是恒星的形成与大尺度上的星系动力学和小尺度上的行星形成有关。众所周知,恒星是由分子云的引力坍缩形成的,而分子云又是由湍流的星际介质形成的。恒星的形成是非常低效的,其中一个可能的罪魁祸首是由磁场提供的防止引力坍缩的调节。测量星际尘埃颗粒的偏振发射,这些尘埃颗粒与磁场部分对齐,为理解这些磁场在恒星形成过程中的作用提供了一个关键工具。在过去的十年中,最新一代的偏振计在波长范围(从光谱的远红外到毫米部分)和角分辨率范围(从小于角秒到几度)上取得了很大的进展。未来发展的仪器灵敏度地面,机载和星载偏振计在空间尺度范围内工作的关键,使革命性的步骤,在我们的理解从恒星形成的磁化湍流。
2019-03-20 astro-ph.GA
Glycolaldehyde formation mediated by interstellar amorphous ice: a computational study
乙醇醛(HOCH 2CHO)是在星际介质(ISM)中检测到的最直接的糖,并参与生命基本分子的形成途径,如核糖及其衍生物。虽然在ISM的几个区域检测到,但其形成途径仍有争议,其丰度不能仅通过气相反应来解释。本工作探索了乙醇醛气相生成的新机制,并比较了相同途径在无定形冰表面上的能垒降低情况。该机制的第一步涉及甲醛(H2 CO)和甲酰基自由基(HCO)之间形成碳-碳键,能垒为27 kJ mol-1(气相)。第二步由无势垒氢加成组成。在周期性边界条件下的密度泛函计算研究了该反应路径在10个不同的无定形冰表面通过一个Eley-Rideal型机制。结果发现,能量屏障平均减少49%,在某些情况下甚至减少100%。乙醇醛的吸附能计算表明,它可以迅速解吸到气相中形成后。因此,这项工作有助于解释检测到的乙醇醛的相对丰度,并为研究星际冰粒中复杂有机分子(COMs)的形成途径开辟了一个新的方法框架。
2023-02-03 astro-ph.GA
Formation of H$_3^-$ by radiative association of H$_2$ and H$^-$ in the interstellar medium
本文在密耦合框架下发展了一个原子和一个双原子分子的辐射缔合理论。我们将其应用于H $^-$与H $_2$的低能碰撞(低于0.5 eV)后H $_3^-$的形成。利用最近得到的H $_3^-$的势能面和永久偶极矩面,计算了H $_3^-$电子基态的最低振转能级,以及H $^-$与邻位和对位H $_2$辐射缔合形成H $_3^-$的截面.本文讨论了在高电离率的冷而致密的星际介质中形成和观测H-$_3^-$离子的可能性。这样的观测将是对星际介质中H $^-$存在的探测。
2011-02-25 astro-ph.GA physics.atom-ph quant-ph
Density Functional Theory Calculations on the Interstellar Formation of Biomolecules
本文综述了密度泛函理论(DFT)计算在理解恒星形成区化学反应中的应用,涵盖核碱基、氨基酸、糖类及含氮多环芳烃等生物相关分子的星际形成研究,并指出了未来需深入探索的领域。
2023-10-23 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Interstellar Medium in Extremely High Star-Formation Regions: A Prospect of Observations on the Millimetron Space Observatory
Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences(列别捷夫物理研究所,俄罗斯科学院);National Research Center “Kurchatov Institute”(库尔恰托夫国家研究中心);Institute of Astronomy, Russian Academy of Sciences(天文学研究所,俄罗斯科学院)
研究极高远红外星系中星际介质在极端条件下的特性,利用毫米波天文台观测原子分子线和尘埃连续谱。
2025-12-10 astro-ph.GA
Elemental nitrogen partitioning in dense interstellar clouds
许多稠密星际云的化学模型预测,大多数气相元素氮应该以N2的形式存在,其丰度比氢低大约五个数量级。作为一种同质双原子分子,N2很难通过红外或毫米波长跃迁进行光谱检测,因此其丰度通常通过其反应产物N2 H+间接推断。两个主要的形成机制,每个涉及两个自由基-自由基反应是在这样的环境中的N2的来源。在这里,我们报告的测量低温速率常数的这些过程之一,N + CN反应下降到56 K。该反应的测量速率常数和最近确定的其他两个反应牵连在N2的形成的影响进行测试,使用气体颗粒模型,采用严格评估的化学网络。我们表明,星际氮作为N2存在的量取决于其气相形成和原子氮耗尽到晶粒之间的竞争。由于控制N2形成的反应是低效的,我们认为N2并不代表星际氮的主要储库物种。相反,更不稳定形式的氮(如NH3)的丰度升高应该存在于星际冰上,促进含氮有机分子的最终形成。
2012-06-21 astro-ph.GA
Hydroxylated Mg-rich amorphous silicates as catalysts for molecular hydrogen formation in the interstellar medium
本研究通过实验和量子化学计算,揭示富镁非晶硅酸盐可催化星际介质中分子氢形成,还将彗星探测结果与星际尘埃演化关联。
2025-06-13 astro-ph.GA
Interstellar planetesimals: potential seeds for planet formation?
我们研究了在恒星和行星形成的早期阶段星际物体的捕获。我们的研究结果显示了一个非常广泛的可能值,随着星际物体的数量变得更好地表征,这些值将缩小。当假设背景数密度为2 $\cdot$ 10 $^{15}$ pc $^{-3}$时(根据1 I/'Oumuamua探测)、30 km/s的速度色散和平衡尺寸分布,被分子云捕获并预计在其形成期间并入每个原行星盘的星际物体数量为O(10 $^{9}$)(50 cm-5 m)、O(10 $^{5}$)(5 m-50 m)、O(10 $^{2}$)(50 m-500 m)、O(10 $^{-2}$)(500 m-5 km)。在盘形成之后,在其寿命期间,它可以从ISM捕获的星际物体的数量为6 $\cdot$ 10 $^{11}$。(50 cm-5 m),2 $\cdot$ 10 $^{8}$(5 m-50 m),6 $\cdot$ 10 $^{4}$(50 m-500 m),20(500 m-5 km);在疏散星团中,1%的恒星经历了行星形成,这些值增加了O(10 $^{2}$ -10 $^{3}$)的系数。这些被困的星际物体可能足够大,可以通过原行星盘中亚厘米大小的尘埃颗粒的直接吸积迅速成长为更大的星子,然后由于气体阻力而漂移,帮助克服米级障碍,作为行星形成的“种子”。在未来的恒星和行星形成模型中,以及生物物质在银河系中的潜在传播中,都应该考虑到它们…
2021-10-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Interstellar gas motions around massive star formation regions in the nearby dwarf galaxy DDO 43
本研究针对近邻不规则矮星系DDO 43,结合甚大天线阵的中性氢观测与远紫外数据,分析大质量恒星形成区周围的星际气体运动,发现谱线线翼反映的速度弥散与高低速区域均呈极弱相关性。
2025-03-21 astro-ph.GA
Formation of interstellar methanol ice prior to the heavy CO freeze-out stage
在恒星形成周期中,甲醇(CH_3OH)在冰粒地幔上的形成主要与CO的冻出阶段有关。然而,有理由相信,CH 3OH也可以在星际冰演化的早期形成,在贫CO和富H2O的冰中。这项工作的重点是在一个富含H2O的星际冰环境中形成的OH-介导的H-抽象的反应,CH 4 + OH。系统地改变实验条件,以限制在天文学相关温度下的CH 3OH形成产率。CH 4、O 2和氢原子在10-20 K的真空室中共沉积。OH自由基由H + O2表面反应产生。程序升温脱附-四极杆质谱法(TPD-QMS)用于表征CH 3OH的形成,并与反射吸收红外光谱法(RAIRS)互补用于CH 3OH的表征和定量。在10-20 K温度范围内,CH_3OH的生成是通过CH_4 + OH -> CH_3 + H_2 O和CH_3 + OH -> CH_3OH的表面反应链进行的。正如最近的理论研究所指出的那样,隧道效应增强了这种反应(Lamberts等人,2017)。对于所研究的实验室设置,通过CH 4 + OH途径与CO + H途径的CH 3OH形成产率大约小20倍。天文学的相关性的新的形成渠道调查这里进行了讨论。
2018-01-30 astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation of unsaturated hydrocarbons in interstellar ice analogs by cosmic rays
研究了高电荷态高能离子(219 MeV O^{7+}和632 MeV Ni^{24+})处理纯c-C6 H 12(环己烷)和混合H2O:NH3:c-C6 H 12(1:0.3:0.7)冰时C-C双键和三键的形成。这些实验模拟了星际冰类似物中由中等质量和重离子宇宙射线引起的物理化学。这些测量是在法国卡昂的重离子加速器GANIL(Grand Escheratéur National d 'Ions Lourds)的高真空室内进行的。将气体样品沉积在预先冷却至13 K的抛光CsI衬底上。在不同的离子注量下,通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱法进行原位分析。测定了环己烷在天体物理环境中的离解截面和半衰期。轰击冰和年轻恒星源的光谱之间的比较表明,在这些环境中的颗粒的初始成分应该包含H2O,NH3,CO(或CO2),简单的烷烃和CH 3OH的混合物。在放化产物中发现了一些含有双键或三键的化合物,如己烯、环己烯、苯、OCN-、CO、CO2以及一些脂肪族和芳香族烯烃和炔烃。结果表明,另一种方案的生产不饱和烃和可能的芳环(通过脱氢过程)在星际冰引起宇宙射线轰击。
2012-04-03 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.chem-ph
Atomic and Molecular Phases of the Interstellar Medium
本文综述了当前原子和分子星际介质行为中的四个问题。这些问题包括:原子气体是否主要来源于冷气流或热气流进入星系;在观测确定为完全分子的星系区域中,冷气体的填充因子实际上是什么;分子氢是否决定或仅仅追踪恒星的形成;以及引力或湍流是否驱动星际云中观察到的动力学运动,并对它们的恒星形成特性产生影响。
2015-12-31 astro-ph.GA
A stochastic model and Monte Carlo algorithm for fluctuation-induced H$_2$ formation on the surface of interstellar dust grains
一个随机算法模拟波动诱导的动力学H $_2$形成在晶粒表面上的建议,作为一个概括的技术,在我们最近的研究中,这种方法被开发来描述空间分离的电子和空穴在无序半导体的湮灭。该随机模型是基于空间非齐次、非线性积分微分Smoluchowski方程的随机源项。本文导出了星际尘埃颗粒表面两个氢原子形成H $_2$的Smoluchowski型方程组。在这项研究中,我们专注于空间分布,并数值研究的情况下,一个源的时间上连续产生和空间上随机分布的分离。提出的随机粒子方法是基于概率解释的基本过程作为一个随机马尔可夫过程的相互作用的粒子系统在离散的,但随机进行的时间实例。通过浓度矢量随机场的相关性分析,分析了在空间上各向同性和在时间上平稳的偏析。
2015-06-04 astro-ph.GA
Monte Carlo simulation to investigate the formation of molecular hydrogen and its deuterated forms
$H_2$是最丰富的星际物种。其氘代形式($HD$和$D_2$)也非常丰富。这些分子的巨大丰度可以通过考虑星际尘埃上发生的化学反应来解释。速率方程法因其简单易行而被广泛用于研究颗粒表面物种的形成。然而,由于任何表面物种形成的复合效率严重依赖于各种物理和化学参数,Monte Carlo方法将是最适合于处理过程的随机性的方法。我们用蒙特卡罗模拟研究星际冰上$H_2$、$HD$和$D_2$的形成。表面物种的吸附能是星际尘埃上任何物种形成的关键输入,但氘代物种的结合能尚未确定。在模拟星际尘埃的化学性质时,氢化和氘代物质之间存在零点能校正。根据一些早期的研究,我们考虑了不同的吸附能来研究这些物种在不同的物理环境中的形成。正如预期的那样,这两种方法(速率方程法和蒙特卡罗方法)的显着差异,观察到这些简单的分子在星际冰的生产。我们引入两个因子,即$S_f$和$β$来解释这些差异:$S_f$是一个比例因子,它可以用来关联率方程和蒙特卡罗方法之间的差异。$β$因子表示各种情况下的形成效率。较高的$β$值表示较低的生产效率。我们发现,$β$增加,从气相到晶粒相的吸积率的降低。
2015-04-24 astro-ph.GA
The Star Formation Rate in the Gravoturbulent Interstellar Medium
恒星形成于自引力的超音速湍流分子云中。基于分子云密度概率分布函数的分段对数正态和幂律形式,给出了引力湍流介质中恒星形成率的解析计算方法.这与以前的分析SFR模型相反,该模型主要由星际湍流控制,其设置纯粹的对数正态密度PDF。在本文描述的重力湍流SFR模型中,低密度气体存在于PDF的对数正态部分中。超过临界密度($ρ_{crit}$)后,气体变得重力不稳定,PDF开始形成幂律。随着云的坍缩进行,PDF的对数正态和幂律部分之间的过渡密度($ρ_t$)向低密度移动,而幂律($α$)的斜率变得越来越浅。每自由落体时间的恒星形成率通过从$ρ_{crit}$到$ρ_t$的对数正态积分和从$ρ_t$到最大密度的幂律积分计算。随着$α$变浅,SFR加速超过根据对数正态密度PDF计算的预期值。我们发现,恒星形成效率每自由降落时间在本地分子云的观测增加与较浅的PDF幂律斜率,与我们的模型。我们的模型可以解释为什么恒星的形成是空间和时间可变的云,为什么在本地和河外巨大的分子云观察到的耗尽时间不同。恒星爆发和静止恒星形成系统都可以解释,而不需要调用本地星际环境中湍流的极端变化。
2018-06-15 astro-ph.GA
The Interstellar Medium White Paper
星际介质是星系演化的引擎室。虽然我们对ISM内的条件了解很多,但许多重要的领域仍然有待解释,包括ISM导致恒星形成的各个阶段的形成和演化,以及它在重要天体物理过程中的作用。本文讨论了几个基本的科学问题,将它们与当前的活动和能力,以及未来的能力,需要在未来十年的进步。澳大利亚有一个充满活力的研究界,致力于研究星际介质。这次讨论特别强调澳大利亚作为更广泛的国际努力的一部分,参与推动它们的工作。本白皮书中概述的特定科学计划包括分子云的形成、银河核的ISM、伽马射线和宇宙射线的起源、高质量恒星和团簇形成、致密分子介质、星系演化和扩散原子介质、超新星遗迹、磁性和湍流在银河生态中的作用以及空间中复杂的有机分子。
2013-12-17 astro-ph.GA
Benchmark Studies on the Isomerization Enthalpies for Interstellar Molecular Species
同分异构体的相对稳定性与其星际丰度之间的相关性已得到很好的证实,再加上同分异构体在星际分子物种中的普遍存在,异构化仍然是星际介质中同分异构体的一种可能的形成途径。本文采用Gaussian-4理论复合方法,对原子数从3到12的246种分子的异构化能进行了广泛的研究。从结果来看,最稳定的异构体的高丰度与星际介质中的能源相结合,甚至在高达67.4千卡/摩尔的势垒下也能驱动异构化过程。具体地,氰化物和它们相应的异氰化物对似乎通过该方法有效地合成。以下潜在的星际分子:CNC,NCCN,c-C5 H,亚甲基乙烯酮,甲基乙烯酮,CH 3SCH 3,C5 O,1,1-乙烷,丙酸,丙-2-醇和丙醇被确定和讨论。这项研究进一步重申了热力学在更大规模的星际形成过程中的重要性,并解释了已知的同分异构物种。在所有异构体中,异构化似乎是从可能更丰富的最稳定异构体形成不太稳定异构体(可能不太丰富)的有效途径。
2023-02-12 astro-ph.GA