Deuterium chemistry in the Orion Bar PDR - "warm" chemistry starring CH2D+
气态分子中高水平的氘分馏通常与寒冷区域有关,例如星前核。在热的环境中也观察到显著的分馏比,例如热的核心或热的科里诺斯,在那里它们被认为是由围绕尘埃颗粒的冰冷地幔蒸发产生的,因此是先前冷(气相或颗粒表面)化学的残余物。最近在70 K的特征温度下对猎户座棒的DCN的检测表明,在PDR中也可以检测到高氘分馏。因此猎户座棒团似乎是一个很好的环境,用于观察研究微温气体中的氘分馏,允许在不同的温度范围内验证化学模型,其中主要的分馏过程被预测为不同于冷气体(<20 K)。我们的目标是详细研究猎户座酒吧PDR中工作的化学观察,以了解DCN是否是由冰幔蒸发产生的,或者是温暖的气相化学的结果,涉及CH 2D+前体离子(比通常的H2 D+前体更高的温度)。使用APEX和IRAM 30米望远镜,我们将选定的氘代物种瞄准猎户座酒吧的两个团块。我们证实了DCN的检测,并检测到两个新的氘代分子(DCO+和HDCO)在猎户座酒吧PDR的一个团块。发现HCN和H2 CO中存在显着的氘分馏,但HCO+中的分馏较低。我们还给出了与氘化学相关的其他分子的上限。(...)我们证明了CH 2D+驱动的热氘化学在团块中起作用的证据。
2009-09-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
Correlating Infall with Deuterium Fractionation in Dense Cores
我们提出了一个调查HCO+(3-2)的观测指向致密的核心与以前的测量N(N2 D+)/N(N2 H+)。在这次调查的26个核心中,有5个显示出向外运动的光谱特征,9个既没有向内也没有向外运动,11个似乎正在下降,还有一个没有被检测到。我们将氘分馏程度与根据HCO+光谱计算的下落速度进行比较,发现[D]/[H] > 0.1的核心比[D]/[H]比较小的核心更有可能具有向内运动的特征。在质量超过热金斯质量的堆芯中,入流运动也更为常见。测量到的最快的坠落速度属于我们调查中的两个原恒星核心之一,L1521 F,观察到的运动通常在声速的量级。
2013-09-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
Deuterium and $^{15}$N fractionation in N$_2$H$^+$ during the formation of a Sun-like star
虽然化学模型预测N $_2$ H $^+$中的氘分馏是恒星形成过程中一个很好的演化示踪剂,但氮的分馏仍然是一个知之甚少的过程。最近的模型质疑了类似的演变趋势,预计在N $_2$ H $^+$的两个分馏机制,基于一个经典的情况下,在冷气体中发生的离子中性反应应该引起的N $_2$ D $^+$,$^{15}$ NNH $^+$,和N $^{15}$ NH $^+$的丰度增强。在ASAI IRAM-30 m大型计划的框架内,我们研究了氘和$^{15}$ N在N $_2$ H $^+$中的分馏,这是类太阳恒星形成过程不同演化阶段的最佳代表。我们的目标是最终确认(或否认)经典的“离子中性反应”的情况下,预测一个类似的趋势D和$^{15}$ N分馏。我们没有发现从$^{15}$ NNH $^+$和N $^{15}$ NH $^+$同位素同源物的$^{14}$ N/ $^{15}$ N比的任何演化趋势。因此,我们的研究结果证实,在类太阳恒星的形成过程中,核心演化与$^{15}$ N的分馏无关。$^{14}$ N/ $^{15}$ N比值与时间无关,这一点也在高质量恒星形成核心中发现,这表明在彗星和原行星盘中发现的$^{15}$ N富集不太可能发生在核心尺度上。然而,我们已经坚定地证实了H/D比的演化趋势,N $_2$ H $^+$ /N $_2$ D $^+$比在前恒星核心阶段之前下降,在原恒…
2018-01-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
Deuterium Fractionation: the Ariadne's Thread from the Pre-collapse Phase to Meteorites and Comets today
太阳系大约在46亿年前由分子云内部的物质凝结而成。本章的目的是试图重建所发生的事情。为此,我们将我们对银河系天体的理解与我们对彗星、陨石和太阳系小天体的知识结合起来,这些天体最终将形成新的太阳和行星系。我们的具体工具是分子氘化,即分子中氘相对于氢的量。这是阿里阿德涅的线索,它帮助我们从太阳系可能的历史迷宫中找到出路。本章回顾了氘分馏在前星核、原恒星、原行星盘、彗星、行星际尘埃颗粒和陨石中的观测和理论,并将它们联系在一起,试图建立一个连贯的太阳系形成历史的图景。我们强调本章的跨学科性质,它聚集了来自不同社区的研究人员,共同目标是了解太阳系历史。
2014-03-27 astro-ph.EP astro-ph.SR
Warm water deuterium fractionation in IRAS 16293-2422 - The high-resolution ALMA and SMA view
迄今为止,测量低质量原恒星内部温暖区域的水氘分馏一直受到单碟地面和空间望远镜角分辨率差的阻碍。使用(亚)毫米波长干涉仪观测水同位素有可能阐明这一问题。从阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)对IRAS 16293 - 2422在692.07914 GHz处H2 - 18 O的5(3,2)-4(4,1)跃迁以及在203.40752 GHz处H2 - 18 O的3(1,3)-2(2,0)和3(1,2)-2(2,1)给出了225.89672 GHz的HDO从亚毫米波阵列(SMA)的跃迁。692 GHz的H2 - 18O谱线朝向双星的两个组成部分。朝向其中一个组分"源B",在朝向连续体的吸收中看到该线,从系统速度略微红移,而在系统速度下在离源处看到发射。对于另一个组分,"源A",也用SMA检测到两条HDO和H2 - 18O线。由H2 - 18O跃迁估算激发温度为124 +/-12 K。计算出的HDO/H2O比值为(9.2 +/-2.6)* 10 ^(-4)--明显低于之前在靠近源的温暖气体中的估计值。它也比外包络中推导的比率低约5倍。我们的观测揭示了太阳系尺度上原恒星附近水汽的物理和化学结构。朝向源B检测到的红移吸收指示着下沉。激发温度与原恒星附近水冰蒸发的图像一致。这里推导出的低HDO/H2O比率表明,原恒星内部区域与地球海洋和彗星之间的差异比以前认为的要小。
2012-11-28 astro-ph.SR
Isotopic Anomalies in Primitive Solar System Matter: Spin-state Dependent Fractionation of Nitrogen and Deuterium in Interstellar Clouds
在陨石和行星际尘埃颗粒中发现的有机物质富含D和15 N。这与携带这些同位素异常的官能团(腈和胺)是由原太阳星云中的离子分子化学形成的想法一致。低温下星际分馏的理论模型预测D和15 N都有很大的富集,可以解释碳质陨石中测得的最大同位素富集。然而,最近的测量表明,在一些原始样品中,大的15 N富集与D中的一个不相关,并且一些富含D的原始材料显示很少(如果有的话)15 N富集。通过考虑自旋状态的依赖性,在涉及的邻位和对位形式的H2的离子-分子反应中,我们表明,氨和相关分子可以表现出这样一个广泛的分馏15 N和D在致密的云核。我们还表明,虽然腈,HCN和HNC,含有最大的15 N富集,这是不相关的极端D富集。因此,这些计算支持太阳系15 N和D同位素异常具有星际遗产的观点。我们还将我们的结果与现有的天文观测结果进行了比较,并简要讨论了未来对该模型的测试。
2012-08-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Deuterium Fractionation in the Ophiuchus Molecular Cloud
目标。我们测量氘分数,RD,和CO-消耗因子,FD,对一些无星和原恒星的核心在L1688地区的蛇夫座分子云复杂和搜索的变化基于环境的差异在L1688。本文还讨论了N_2H ~+和N_2D ~+(1-0)线示踪的稠密气体的运动学性质。方法.通过对L1688不同区域的33个致密核中N2 H+和N2 D+的J=1-0跃迁的观测,测量了RD。fd估计已完成使用C17 O(1-0)和850微米粉尘连续排放的SCUBA调查。所有的线路观测都是用IRAM 30米天线进行的。结果致密的核心显示出大的(2-40%)氘分数,在L1688的子区域之间具有显著的变化。一氧化碳消耗系数也因区域而异(1-7)。两种不同的相关性之间的氘分数和CO-耗尽因子:核心在A,B2和I显示增加RD与FD增加,类似于以前的研究氘分数在星前核心;核心在B1,B1 B2,C,E,F和H显示一个陡峭的RD-FD相关性,与大氘分数发生在相当安静的气体与相对较低的CO冻出因子。这些可能是最近形成的,集中的无星核心,还没有开始收缩阶段的原恒星形成。我们还发现,氘分数的影响的湍流量,尘埃温度和距离热源在所有区域的L1688,虽然没有发现明确的趋势。
2015-12-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
Multiple paths of deuterium fractionation in protoplanetary disks
我们研究了原行星盘中H $_2$和H $_3^+$的氘化学和核自旋态化学。氘分馏的多种途径被发现,交换反应与D原子,如HCO $^+$ + D,是有效的,除了那些与HD。在一个颗粒大小适合乌云的圆盘模型中,分子的冻结在外部中平面是严重的,而圆盘表面被屏蔽了紫外线辐射。因此,包括DCO $^+$在内的气体分子在盘表面变得丰富,这倾向于使它们的柱密度分布相对平坦。如果尘埃颗粒已经增长到毫米级,中性物质的冻结速率降低,气体分子的丰度,包括DCO $^+$和N $_2$ D $^+$,在冷的中平面增加。湍流扩散将盘表面的D原子和自由基传输到中平面,并将中平面中的稳定冰物种传输到盘表面。因此,湍流对化学的影响是多方面的;而DCO $^+$和N $_2$ D $^+$丰度的增加或减少取决于区域,HCN和DCN在气体和冰的最内半径大大减少,与没有湍流的模型相比。当宇宙射线穿透磁盘,H $_2$的ortho-to-para ratio(OPR)被发现是热的磁盘中,除了在冷($\lesssim 10$ K)的中平面。我们还分析了H $_3^+$和H $_2$ D $^+$的OPR,以及H $_2$ D $^+$、DCO $^+$和N $_2$ D $^+$的主要反应,以分析推导它们在冷中平面中的丰度。
2018-03-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
Cold Deuterium Fractionation in the Nearest Planet-Forming Disk
本文利用ALMA对TW Hya盘的DCO$^+$和DCN进行高分辨率观测与激发分析,发现二者源于20–30 K的行星形成中平面,并提示40 au内气相C/O升高。
2023-01-05 astro-ph.EP astro-ph.SR
Water deuterium fractionation in the high-mass star-forming region G34.26+0.15 based on Herschel/HIFI data
了解水的氘分馏作用对于限制星际云中水的形成机制是非常重要的。用赫歇尔空间天文台上的HIFI仪器以及地面单碟望远镜对高质量恒星形成区G34.26+0.15进行了HDO和H $_2^{18}$ O跃迁观测。检测到10条HDO谱线和3条H $_2^{18}$ O谱线,覆盖了22-204 K的高能级范围。我们使用非LTE 1D分析来确定作为包络中半径的函数的HDO/H $_2$ O比率。考虑了具有不同水丰度分布的模型,以重现所观察到的线剖面。发现热芯($\sim$ 3.5 $\times$ 10 $^{-4}$ - 7.5 $\times$ 10 $^{-4}$)中的HDO/H $_2$/O比低于较冷包层($\sim$ 1.0 $\times$ 10 $^{-3}$ - 2.2 $\times$ 10 $^{-3}$)中的HDO/H $_2$/O比。这是第一次发现HDO/H $_2$ O比率的径向变化发生在高质量源中。该源的化学演化被建模为其半径的函数,并且观察结果相对较好地再现。化学模式与观测结果的比较得出红外暗云阶段后$\sim$ 10 $^5$年的年龄。
2014-09-03 astro-ph.GA astro-ph.SR
Chemo-dynamical deuterium fractionation in the early solar nebula: The origin of water on Earth and in asteroids and comets
太阳系中水的形成和演化以及地球上水的起源是天文学中最有趣的问题之一。关于地球上的水的起源,流行的假说是通过富含水的小太阳系天体输送的。本文研究了太阳星云早期历史中水的同位素和化学演化。将一个包含多氘物质和核自旋态的气粒化学模型与稳态太阳星云模型相结合。为了计算初始丰度,我们模拟了100万年的冷而暗的TMC 1-类星前核的演变。计算了100万年以上太阳星云的两个含时化学模型:(1)层流模型和(2)二维湍流混合模型。我们发现,径向向外增加的H2O D/H比是浅的化学动力学星云模型相比,层流模型。这与通过快速气相过程更有效地去分馏HDO有关,因为2D混合模型允许水冰向内运输并热蒸发或向上运输并光解吸。层流模型显示地球水的D/H比在r ~<2.5 AU,而对于二维化学动力学模型,该区域较大,r ~<9 AU。类似地,奥尔特族彗星的水的D/H比约为2.5-10 x 10-4,在层流和2D模型中分别在约2-6 AU和约2-20 AU内实现。我们发现,关于水的同位素组成和彗星的起源,混合模型似乎优于层流模型。
2014-01-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Deuterium fractionation as a multi-phase component tracer in the Galactic Centre
中央分子区(CMZ)包含了银河系的大部分质量,但其恒星形成率比银河系圆盘低一个数量级。这可能与CMZ中的大部分气体处于温暖($>$ 100 K)和湍流阶段,几乎没有物质处于恒星前阶段的事实有关。在这封信中,我们提出了对HCN,HNC,HCO $^{+}$,和N $_{2}$ H $^{+}$朝向CMZ分子云G+0.693-0.027的氘分馏(D/H比)的观测。这些观测首次清楚地表明,除了具有$\sim$ 20 km s $^{-1}$线宽的温暖的、密度较小的和湍流较弱的宽分量外,还存在一个更冷、密度较大和湍流较小的窄分量,其线宽为$\sim$ 9 km s $^{-1}$。HCO $^{+}$和N $_{2}$ H $^{+}$的D/H比$\le$ 6 $\times$ 10 $^{-5}$非常低,接近宇宙值($\sim$ 2.5 $\times$ 10 $^{-5}$),而衍生自广泛组分的HCN和HNC的高D/H比$>$ 4 $\times$ 10 $^{-4}$证实了腈类存在高温氘化途径。对于窄组分,我们推导出D/H比$>$ 10 $^{-4}$和激发温度的$7$ K的所有分子,这表明动力学温度$\le$ 30 K和H $_2$密度$\ge$ 5 $\times$ 10 $^{4}$ cm $^{-3}$,至少一个数量级大于宽组分。这封信中提出的方法可以识别恒星形成边缘的云,即…
2022-02-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Detection of N$_2$D$^+$ in a protoplanetary disk
氘分馏在太阳系中的观测,以及在星际和拱星物质,通常用于限制挥发物的形成环境。对于原行星盘,这种方法受到了检测到的氘分子数量少的限制,即DCO $^+$和DCN。基于ALMA周期2对金牛座T星AS 209周围盘的观测,我们报告了在一个原行星盘中首次探测到N $_2$ D $^+$(J=3-2)。这些数据与以前的N $_2$ H $^+$(J=3-2)的亚毫米阵列观测一起使用,估计盘平均D/H比为0.3- 0.5,比以前导出的其他年轻恒星周围的DCN/HCN和DCO $^+$ /HCO $^+$的盘平均比高一个数量级。N-$_2$ H $^+$中的高分馏与模型预测一致。AS 209中存在丰富的N-$_2$ D $^+$,这也表明,N-$_2$ D $^+$和N-$_2$ D $^+$ /N-$_2$ H $^+$的比值可以发展成为有效的氘化学、运动学和盘CO雪线外电离过程的探针。
2015-08-14 astro-ph.SR
Hydrogen isotope exchanges between water and methanol in interstellar ices
热核中气相分子的氘分馏被认为反映了星际冰的组成。然而,甲醇的氘化是一个主要的难题,因为同位素比值[CH 2DOH]/[CH 3 OD],这是预测为3的标准颗粒化学模型,是大得多(~20)在低质量的热corino和显着较低(~1)在高质量的热核。甲醇氘化在低质量和大质量原恒星之间的二分法目前还不清楚。在这项研究中,我们报告了一个简化的速率方程模型的氘化学发生在冰地幔的星际颗粒。我们分别以IRAS 16293-2422和Orion~KL致密岭为原型,将该模型应用于热Corino和热核的化学反应。化学是基于在低温下的统计初始氘化,随后是热氢/氘(H/D)交换水和甲醇之间发生的预热阶段。交换动力学被纳入使用实验室数据。发现[CH 2DOH]/[CH 3 OD]比与水的D/H比成反比,这是由于甲醇和水的羟基(-OH)官能团之间的H/D交换平衡。我们的模型能够重现观测到的[CH 2DOH]/[CH 3 OD]比值,前提是IRAS 16293-2422中水冰[HDO]/[H2O]的原始分馏约为2%,Orion~KL中约为0.6%。我们的结论是,在热的核心测量的分子D/H比可能不代表原来的地幔,因为可交换的氘原子的分子可以与水冰在升温阶段的平衡。
2015-11-03 astro-ph.SR
Deuterium chemistry and D/H ratios in Class 0/I proto-brown dwarfs
我们对16颗0/I类原棕矮星和4颗平类/II类棕矮星中的几种氘代物质进行了首次广泛的观测调查。用IRAM 30米望远镜在DCO $^{+}$(3-2)、DCN(3-2)、DNC(3-2)和N $_{2}$ D $^{+}$(3-2)谱线上进行了观测。DCO $^{+}$ /H $^{13}$ CO $^{+}$、DCN/H $^{13}$ CN和DNC/HN $^{13}$ C比值相对较高,并且分别显示出比DCO $^{+}$ /HCO $^{+}$、DCN/HCN和DNC/HNC比值更窄的范围。衍生自这些分子的原BD的平均D/H比在$\sim$ 0.02-3的范围内。低温气相离子分子氘转移和粮食表面反应需要解释增强氘分馏。原始BD的非常致密和寒冷的内部($n_{H_{2}}$ $\geq$ 10 $^{6}$ cm $^{-3}$,T $\leq$ 10 K)为这些核心中的有效氘分馏提供了合适的条件。D/H比和CO消耗因子之间没有相关性,除了DCN/HCN比显示出可能由于DCN和HCN分子的峰值发射区域的差异而导致的强反相关性。在$\sim$ 0.002- 40 L $_{\odot}$的较宽范围内,我们发现DCO $^{+}$ /HCO $^{+}$有升高的趋势(r = -0.7)和DCN/HCN(r = -0.6)比值,几乎恒定的DNC/HNC(r = -0.4)和DNC/H…
2022-01-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
First detection of deuterated methylidyne (CD) in the interstellar medium
本文首次利用 APEX 12m 望远镜在 IRAS 16293-2422 中探测到星际介质中的 CD,并通过气相化学模型表明 CD/CH 丰度比可反映暖氘化学并约束气体温度。
2023-05-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing midplane CO abundance and gas temperature with DCO$^+$ in the protoplanetary disk around HD 169142
这项工作的目的是了解哪些中平面条件下探测的DCO $^+$排放在磁盘周围的赫比格Ae星HD 169142。我们探讨了DCO $^+$形成途径对气体温度和CO丰度的敏感性。用ALMA在0.3”的空间分辨率下观察到DCO $^+$ $J$ =3-2跃迁。HD 169142 DCO $^+$径向强度分布图显示,在半径<30 AU处有一个温暖的内部成分,在约50-230 AU处有一个宽的环状结构,在100 AU处有一个峰值,正好超过毫米晶粒边缘。我们模拟的DCO $^+$发射在HD 169142与物理磁盘结构改编自文献,并采用了一个简单的氘化学网络,以调查通过冷氘分馏途径通过H $_2$ D $^+$的DCO $^+$的形成。通过CH $_2$ D $^+$的热氘分馏途径的贡献近似使用中间盘层中的恒定丰度。参数化模型表明,需要改变文献模型的中平面气体温度和CO丰度,以恢复观测到的DCO $^+$径向强度分布。最佳拟合模型在z/r < 0.1的区域包含一个阴影的冷中平面,气体温度降低8 K,刚好超过毫米晶粒边缘的CO损耗因子为5,当r > 120 AU时气体温度降低2 K。温氘分馏途径在30-70 K之间以恒定的DCO $^+$丰度2.0 $\times$ 10 $^{-12}$实施。DCO $^+$发射探测HD 169142外盘中的冷物质储库,该储库未被毫米连续谱、SED或来自12 CO、…
2018-02-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The TW Hya Rosetta Stone Project I: Radial and vertical distributions of DCN and DCO+
分子的D/H比值常被用来探测太阳系挥发物的化学历史。然而,目前还不清楚太阳星云的哪些部分拥有活跃的氘分馏化学。为了解决这个问题,我们提出了0”.2-0”.4 ALMA观测DCO+和DCN 2-1,3-2和4-3对TW Hya附近的原行星盘,作为TW Hya Rosetta Stone项目的一部分,增加了档案数据。DCO+的特点是在70金半径卵石盘的激发温度为~40 K,表明从温暖的,升高的分子层发射。然而,DCN存在于甚至更高的温度下。DCO+和DCN都在内盘中呈现大量的发射空腔,而在外盘中,DCO+和DCN形态发散:大多数DCN发射起源于峰值约30 μ m的窄环,一些额外的扩散DCN发射存在于较大的半径处,而DCO+存在于延伸超过卵石盘的宽结构环中。基于参数磁盘丰度模型,这些发射模式可以解释为一个接近恒定的DCN丰度外腔,并增加DCO+丰度与半径。似乎有一个活跃的氘分馏化学在TW Hya周围的多个磁盘区域,但不是在冷的星子形成的中平面和内部磁盘。需要更多的观测来探索在后面这些区域中是否真的不存在氘分馏,以及它的缺乏是否是一个共同的特征,或者是旧TW Hya盘特有的东西。
2020-11-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Search for H$_3^+$ isotopologues toward CRL 2136 IRS 1
氘代星际分子相对于其主要同位素的丰度通常远高于冷的致密星际介质中的总元素D-H比。H $_3^+$及其同位素体在氘分馏中起关键作用;然而,迄今为止,尚未根据经验测量这些同位素体相对于H $_3^+$的丰度。我们的目的是限制相对丰度的H $_2$ D $^+$和D $_3^+$在冷外信封的热核CRL 2136 IRS 1。我们使用VLT的CRIRES光谱仪、IRTF的iSHELL光谱仪和SOFIA上的EXES光谱仪对H $_3^+$及其同位素体进行了三次观测。此外,通过iSHELL观察到2.3 $μ$ m处的CO泛音带,以表征视线上的气体。与先前的观察一样,在CRL 2136 IRS 1方向检测到H $_3^+$离子。H $_2$ D $^+$和D $_3^+$谱线的光谱导致未检测到。$N({\rm H_2D^+})/N({\rm H_3^+})$和$N({\rm D_3^+})/N({\rm H_3^+})$的3个$σ$上限分别为0.24和0.13。CO的布居图由温度为58 K和530 K的两个暖气体组分再现,假设转动能级的局部热力学平衡(LTE)分布。冷气体(PDMATHAMT 20 K)对朝向CRL 2136 IRS 1的CO分子柱仅做出微小贡献。在稠密云中氘分馏的临界条件是低温和CO耗尽。考虑到修改后的云性质,在CRL 2136 IRS 1中没有检测到H $_3^+$同位素体…
2019-10-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
Deuterium Fractionation across the Infrared Dark Cloud G034.77-00.55 interacting with the Supernova Remnant W44
本研究通过观测与超新星遗迹W44相互作用的红外暗云G034.77-00.55的N₂H⁺氘化率,发现激波区域氘化水平显著升高,为激波触发恒星形成提供了间接证据,同时指出需更高分辨率研究明确氘化物质结构。
2023-06-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
Deuterium Enrichment of the Interstellar Medium
尽管星际介质中氘原子的丰度很低,但观测证据表明,在气相和冰中的几种物质可能会被严重分馏。我们探索氘富集的各个方面,通过构建一个化学演化模型在气相和颗粒相。根据不同的物理参数,气体和颗粒可以通过化学物质的交换相互作用。HCO ~+和N_2H ~+是ISM中两种丰富的气相离子,它们的氘分馏效应通常被用来预测分子云不同区域的电离度。为了有一个更现实的估计,我们考虑一个坍缩云的密度轮廓。我们提出了重要的星际分子的径向分布,以及它们的氘同位素。我们进行量子化学模拟研究同位素替代对这些重要星际物种光谱性质的影响。我们计算了最重要的氘代物种(中性和离子)的振动(谐波)频率。还计算了这些分子的转动和畸变常数,以预测这些物种的转动跃迁。我们比较振动(谐波)和旋转过渡计算我们与现有的观测,实验和理论结果。我们希望我们的研究结果将有助于观察员在他们的追求几个迄今未观察到的氘物种。
2019-02-04 astro-ph.GA astro-ph.SR
Deuterium chemistry of dense gas in the vicinity of low-mass and massive star forming regions
氘与氢原子的标准星际比(D/H)是$\sim 1.5 \times 10^{-5}$。然而,氘分馏实际上被发现在不同程度上增强,在冷的,黑暗的核心,大质量恒星形成区域周围的热核心,不冷的核心,以及低质量恒星形成区域周围的温暖核心({ \it,热corino)。在本文中,我们调查的整体差异,氘化学之间的热核和热corino。我们用气体颗粒化学模型模拟了低质量和大质量恒星形成区周围致密气体的化学性质。我们研究了不同的核心密度、气体物质对尘埃颗粒的消耗效率、坍缩模式和原恒星的最终质量对恒星形成区化学演化的影响。我们发现,氘化学是,在一般情况下,最敏感的变化的耗尽效率的粮食表面上,与观察一致。此外,结果表明,在热的核心比在热corino的化学是更敏感的坍缩核心的最终密度的变化。最后,我们发现,氘硫轴承物种在致密气体周围的热核心和corinos的比例可能是很好的演化指标,以类似的方式作为他们的非氘同行。
2014-06-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
SOFIA/GREAT observations of OD and OH rotational lines towards high-mass star forming regions
只是最近,OD,氘同位素的羟基,OH,已成为可访问的星际介质;光谱线从这两个物种已被观察到在超太赫兹和远红外制度。在这里,我们研究了银河系13个大质量恒星形成区的OD和OH旋转线,目的是限制OD丰度,并推断其分子包层中OH的氘分馏。利用红外天文同温层观测站(SOFIA)观测了1.3 THz($215~μ$ m)的OD的$^2Π_{3/2}$ $J=5/2-3/2$基态跃迁和1.84 THz($163~μ$ m)的OH旋转激发线。我们还使用了已发表的高光谱分辨率SOFIA数据的OH基态跃迁在2.51太赫兹($119.3~μ$ m)。我们的研究结果表明,从$^2Π_{3/2}$ OD $J=5/2-3/2$基态跃迁的吸收是普遍的高质量恒星形成的活动场所周围的致密团块。我们进行了详细的辐射转移建模,以调查我们的样品的大部分在内部信封的OD丰度分布。我们的建模表明,部分吸收来自于更致密的内部,而SOFIA所看到的大部分吸收来自于外层的冷层,我们对分子丰度的限制表明氘分馏的强烈增强。我们发现OD丰度和热光度质量比之间存在弱的负相关关系,这是一个演化指标,表明OD丰度随时间缓慢下降。与HDO的比较显示了类似的高氘分馏的两个物种中的冷信封,这是0.48%的顺序为最好的研究源,G34.26+0.15。我们的研究结果是一致的化学模型,有利于快速交换反应,形成OD在稠密的冷气体。
2022-01-03 astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing the initial conditions of high-mass star formation -- IV. Gas dynamics and NH$_2$D chemistry in high-mass precluster and protocluster clumps
恒星形成的初始阶段是一个复杂的区域研究,因为它的密度高,温度低。在这样的条件下,许多分子通过冻结在尘埃颗粒上而从气相中耗尽。然而,氘代物质可以保持气态,因此是理想的示踪剂。我们调查的气体动力学和NH $_2$ D化学在8个大规模的前/原团簇块。我们分别用PdBI和VLA给出了8个团簇的NH $_2$ D 1 $_{11}$-1 $_{01}$(85.926 GHz)、NH $_3$(1,1)和(2,2)观测结果。结果表明,氘分馏与动力学温度之间的分布在$T_{\rm kin}=16.1$ K附近有一个数密度峰,NH-$_2$-D核主要位于13.0 ~ 22.0 K之间。我们检测到七个极高的氘分馏的$1.0 \leqslant D_{\rm frac} \leqslant 1.41$的情况。我们发现,NH $_2$ D发射似乎并不完全符合尘埃连续或NH $_3$峰的位置,但往往围绕恒星形成的活动区。这表明NH $_{2}$ D已经被中心的年轻恒星天体(YSO)由于加热而破坏。检测到的NH $_2$ D线非常窄,中值宽度为$\rm 0.98\pm0.02 km/s$。被提取出来的NH $_2$ D核心是引力束缚的($α_{\rm vir} < 1$),可能是星前或无星的,并且可能形成中等质量或高质量的恒星。用NH $_3$(1,1)作为动力学示踪剂,我们发现了非常复杂的动力学运动,它可…
2020-05-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
System-level fractionation of carbon from disk and planetesimal processing
寻找和表征太阳系外的地球类似物将依赖于对行星系统环境背景的解释。C-H-O物种的总收支和分馏敏感地影响着地球的气候和地球动力学状态,但它们的主要输送通道受到的限制很小。我们将星周盘中挥发性化学和卵石凝聚的数值模型与初级吸积阶段微行星的内部成分演化联系起来。我们的模拟表明,磁盘化学和从星子脱气操作可比的时间尺度上,可以fractionate的主要水和碳载体的数量级的相对丰度。因此,个别行星系与显着的星子处理显示增加的相关性,在挥发性预算的行星积木相对于没有内部加热。在一个子系统中的星子处理增加了整个行星系中挥发物含量的变化。因此,我们的模拟表明,系外行星的大气成分可能会限制$when$形成一个特定的行星。
2021-05-17 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Deuterium Chemodynamics of Massive Pre-Stellar Cores
$\rm N_2H^+$的高水平氘分馏(即,$\rm D_{frac}^{N_2H^+} \gtrsim 0.1$)经常在星前核(PSC)中被观测到,而探测$\rm N_2D^+$是识别难以捉摸的大质量PSC的一种很有前途的方法。然而,达到如此高水平的氘化所需的物理和化学条件仍然不确定,因为PSC的$\rm N_2H^+$和$\rm N_2D^+$观察的诊断效用也不确定。我们进行3D磁流体力学模拟的一个大规模的,动荡的,磁化PSC,加上一个复杂的氘化天体化学网络。虽然核心有一些磁场/湍流的支持,但它在重力作用下在大约一个自由落体时间内崩溃,这标志着模拟的结束。在此期间,我们的基准模型实现了相对较低的$\rm D_{frac}^{N_2H^+} \sim 0.002$。然后,我们调查的影响,初始的邻-对位比的$\rm H_2$($\rm OPR^{H_2}$),温度,宇宙射线(CR)电离率,CO和N-物种耗尽因子和先前的PSC化学演变。我们发现,高CR电离率和高损耗因子允许模拟的$\rm D_{frac}^{N_2H^+}$和绝对丰度匹配观测值在一个自由落体时间。对于$\rm OPR^{H_2}$,虽然较低的初始值有助于$\rm D_{frac}^{N_2H^+}$的生长,但与观察到的系统相比,氘代的空间结构过于广泛。对于一个例子模型与CR电离率升高和显着的重元素耗尽,然后,我们研究…
2021-01-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
Quantum chemical computations of gas-phase glycolaldehyde deuteration and constraints to its formation route
尽管几十年来探测到了许多星际复杂有机分子(iCOM),但它们是在气相中还是在星际颗粒的冰冷表面上合成的仍然是一个争论的问题。在过去,分子氘化被用来限制小而丰富的氢化星际物种的形成路径。最近,甲酰胺,最有趣的iCOM之一,氘化度也被解释的假设,它是由气相反应NH $_2$ + H $_2$ CO。在这篇文章中,我们的目的是使用分子氘化,以限制另一个iCOM,乙醇醛,这是一个重要的益生元物种的形成。更具体地说,我们进行了专门的电子结构和动力学计算,以确定乙醇醛氘代度与乙醇的氘代度的关系,根据Skouteris等人的建议,乙醇是其可能的母体物质。(2018)。我们发现,包含一个D-原子的物种的丰度比超过所有的对应物取决于所产生的D同位素异构体,从0.9到0.5不等。这些理论预测与乙醇醛的单氘同位素异构体和乙醇的单氘同位素异构体进行了非常好的比较,支持了乙醇醛可以在气相中产生的假设。此外,目前的工作证实,氘分馏的iCOM不能简单地预期的基础上的氘分馏的母体物种,但需要一个具体的研究,如已经显示的情况下,甲酰胺。
2022-11-18 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Detection of Two Carbon-Chain-Rich Cores; CB130-3 and L673-SMM4
在对暗云核心的CCS、HC $_{3}$ N、HC $_{5}$ N和NH $_{3}$的无线电发射线进行调查观测期间,我们发现了两个致密核心CB 130 -3和L 673-SMM 4,其中碳链分子相对于NH $_{3}$极其丰富。从低的NH $_{3}$ /CCS比值判断,它们可能是被认为是化学上年轻的暗云核的“碳链生成区(CCPR)”的候选者。发现CB 130 -3和L 673-SMM 4中的氘分馏比DNC/HN $^{13}$ C分别为1.28 $^{+0.27}_{-0.05}$和1.96 $^{+0.32}_{-0.01}$,其与先前在CCPR中发现的那些相当或略高。我们认为,CB 130 -3和L 673-SMM 4的致密岩心类似于CCPR,但其化学演化阶段略早于金牛座地区的致密岩心。
2011-05-16 astro-ph.SR
The ALMA-PILS survey: Formaldehyde deuteration in warm gas on small scales toward IRAS 16293-2422 B
在原恒星周围的包层中观察到的氘分馏的增强程度证明了低温下化学的重要性,与前恒星和原恒星核心有关。甲醛是形成甲醇和更复杂分子的重要物质。在这里,我们提出了第一个研究甲醛氘代小尺度周围的原型低质量原恒星IRAS 16293-2422使用高空间和光谱分辨率阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的意见。在ISM中首次检测到甲醛的许多同位素体,其中H $_2$ C $^{17}$ O和D $_2^{13}$ CO。HDCO谱线所覆盖的较高能级的大范围有助于将激发温度限制在106 $\pm$ 13 K。使用导出的柱密度,甲醛显示氘分馏HDCO/H $_2$ CO=6.5 $\pm$ 1%,D $_2$ CO/HDCO=12.8 $^{+3.3}_{-4.1}$ %,和D $_2$ CO/H $_2$ CO=0.6(4)$\pm$ 0.1%。导出的同位素比为$^{16}$ O/ $^{18}$ O=805、$^{18}$ O/ $^{17}$ O=3.2和$^{12}$ C/ $^{13}$ C=56。HDCO/H $_2$ CO比低于以前的研究中发现的,突出了解释内暖区单碟观测的不确定性。D $_2$ CO/HDCO比值仅略大于HDCO/H $_2$ CO比值。这与一氧化碳冻结在颗粒上时冰中形成的甲醛是一致的,大部分氘代反应发生在星前核心阶段的末期。与现有的随时间变化的化学模型的比较表明,源…
2017-11-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Isotopic ratios as probes of star formation and the origin of molecular gas in the Central Molecular Zone
Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA(天体生物学中心(CAB),西班牙国家研究委员会-国家航空航天技术研究所)
本研究通过分析分子云G+0.693−0.027的同位素比例,揭示CMZ中存在冷宁静气体成分,且¹²C/¹³C比例高于公认值,支持银河中心由低化学处理气体补充的情景。
2026-10-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
Can Galactic chemical evolution explain the oxygen isotopic variations in the Solar System?
原始陨石中的许多物体具有氧同位素组成,这些氧同位素组成使它们处于一条独特的、与质量无关的分馏线上,在三同位素图上斜率为1。最流行的模型是假设CO的自屏蔽作用产生了富含16 O的CO和贫含16 O的H2O,H2O随后与星际尘埃结合,在太阳星云中形成相对贫含16 O的固体。另一个产生富含16 O的气体和缺乏16 O的固体的不同储层的模型表明,这些储层是由银河系化学演化(GCE)产生的,如果太阳系的尘埃成分比气体成分年轻一些,并且这两种成分都位于O三同位素图中的斜率1线上。我们认为,GCE是不是在太阳系中的氧同位素的质量无关分馏的原因。GCE的情况是矛盾的,在附近的分子云和年轻的恒星天体的18 O/17 O比的观测。当考虑到恒星喷出物在星际介质中的不完全混合效应时,GCE产生斜率线的可能性很小。此外,太阳系尘埃比气体年轻的假设需要不寻常的时间尺度,或者存在理论上预计不会发生的重要星尘成分,而且迄今为止还没有发现。
2012-09-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
Variability in SSTc2d J163134.1-240100, a brown dwarf with quasi-spherical mass loss
本文研究年轻褐矮星SST1624的变率,发现1-6小时无显著周期,但存在天数尺度变化,推测由星斑旋转调制引起,从而排除了离心风机制,支持氘燃烧热脉冲导致质量流失的假说。
2024-04-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS). X. Studying deuteration at high angular resolution toward protoplanetary disks
氘分馏取决于各种物理和化学参数。因此,太阳系中物质的形成位置和热历史往往是通过测量其D/H比来研究的。这就需要了解行星形成时期的氘化过程。我们的目标是研究这些过程,通过径向分辨DCN/HCN(在0.3”分辨率)和N $_2$ D $^+$ /N $_2$ H $^+$(0.3至0.9”)柱密度比对五个原行星盘观测的分子与ALMA在行星形成尺度(MAPS)大计划。在所有五个来源中检测到DCN,其中一个是新报告的检测。N $_2$ D $^+$在四个来源中检测到,其中两个是新报告的检测。我们推导出柱密度分布,使我们能够在高分辨率下研究DCN/HCN和N $_2$ D $^+$ /N $_2$ H $^+$比率的空间变化。DCN/HCN对于磁盘的不同部分变化很大,范围从$10^{-3}$到$10^{-1}$。特别是,与外盘相比,内盘区域通常显示出显著较低的HCN氘代。此外,我们的分析证实,两个氘分馏通道是活跃的,这可以改变的D/H比内池的有机分子。在$\sim$ 50 au以外的冷外部区域发现了N $_2$ D $^+$,在整个盘样品中,N $_2$ D $^+$ /N $_2$ H $^+$的范围在$10^{-2}$和1之间。这与理论预期的N $_2$ H $^+$氘化仅通过低温通道进行是一致的。本文是《天体物理学杂志增刊》MAPS特刊的一部分。
2021-11-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Extended emission of D2H+ in a prestellar core
背景:近年来,H2 D+和D2 H+分子作为冷的和贫化的致密分子云核的探针受到了极大的关注。这些离子是分子氘分馏的基础,这是在恒星形成区域观察到的一个共同特征。H2 D+现在被常规地观察到,但是寻找其同位素体D2 H+仍然是困难的,因为其基对位跃迁的频率很高(692 GHz)。目的:我们观察了冷星前核中H2 D+和D2 H+的分子跃迁,以表征氘化学的根源。研究方法:由于APEX望远镜上灵敏的多像素CHAMP+接收器满足了所需的优良天气条件,我们不仅成功地探测到位于L1688云中的H-MM 1星前核中的D2 H+,而且还获得了有关其发射空间范围的信息。我们还在同一来源中检测到372 GHz的H2 D+。我们使用非LTE辐射转移代码和最先进的自旋相关化学模型分析这些检测。结果:这是首次在太空中安全检测到D2 H+。此外,发射在CHAMP+阵列的几个像素上延伸,即在至少40“的尺度上,对应于~ 4800 AU。我们推导出列密度的顺序为1 E12 - 1 E13 cm-2的LTE近似中的两个分子取决于假设的温度,和高达两个数量级更高的基础上的非LTE分析。结论:我们的模型表明,在核心中心的CO消耗水平必须非常高(>10,甚至>100,如果核心的温度约为10 K),与其他核心中直接测量的CO消耗水平相矛盾。观察H2 D+空间分布和直接测量H-MM 1中的CO消耗对于确认目前研究氘基础的化学模…
2010-09-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Stratified NH and ND emission in the prestellar core 16293E in L1689N
在星前冷核和年轻原恒星周围的包层中通常发现氘的高度分馏。由于氘化学给化学模型带来了很强的限制,因此常被用来推断地核历史或分子形成途径。虽然有大量的观测资料是关于星际氘稳定分子,相对较少的氢化物自由基的氘化所知,因为它们的基本旋转跃迁是在高频率,大气中大多是不透明的。氮氢化物自由基是氮化学中的重要物种,因为它们被认为与氨的形成有关。观察表明氨是强氘代的,[NH 2D]/[NH3]约为10%。模型预测类似的高[ND]/[NH]比率,但到目前为止,只有一个观测确定这个比率是可用的,对原恒星IRAS 16293 -2422的信封。为了测试模型的预测,我们在这里的目的是确定[ND]/[NH]在一个密集的,无星的核心。我们观察了NH和ND在16293 E与Herschel空间天文台上的HIFI光谱仪作为CHESS保证时间键计划的一部分,并推导出这两个物种的丰度使用非LTE非本地辐射转移模型。NH和ND都在源中被检测到,ND在发射中,NH在吸收中对冷尘埃发射产生的连续谱。然而,我们的模型表明,ND发射和NH吸收来自云的不同层,进一步证明了它们的不同速度。在核心的中心区域,我们可以将[ND]/[NH]比的下限设定为~ 2%。这一估计与最近的氮化学纯气相模型是一致的
2015-12-08 astro-ph.GA astro-ph.SR
Determining the methanol deuteration in the disk around V883 Orionis with laboratory measured spectroscopy
该研究结合实验室光谱与ALMA观测测定V883 Ori星盘中两种单氘代甲醇的柱密度和D/H比,揭示低CH$_2$DOH/CH$_3$OD比并强调精确光谱数据的重要性。
2025-06-09 astro-ph.GA astro-ph.SR