Photodesorption of SO2 and SO from UV-irradiated SO2 ices
本研究通过实验测量了紫外辐照SO2冰中SO2和SO的光致解吸产率,发现其随温度变化,并利用化学模型评估了其对天体物理环境中气相丰度的贡献。
2025-07-08 astro-ph.GA astro-ph.SR
On The Photodesorption of CO$_2$ Ice Analogues: The Formation of Atomic C in The Ice and the Effect of The VUV Emission Spectrume
CO $_2$冰在35 K时发生相变,其结构由非晶态变为晶态。利用反射吸收红外光谱(RAIRS),Öberg等人观察到,在60 K下沉积并在18 K下辐照的CO $_2$冰的光脱附产率比在18 K下沉积并辐照的CO $_2$冰的光脱附产率低40%。本工作在16-60 K下沉积CO $_2$冰,并在16 K下进行紫外辐照,以排除温度效应,并找出光脱附产率与冰结构之间的关系。红外光谱法是一种常用的用于测量冰中光脱附产率的方法。我们发现,不可检测的碳原子产生的照射CO $_2$冰可以占33%的消耗CO $_2$分子的冰。因此,进行QMS的定量校准以将测量的离子电流转换为光解吸产率。在不同的辐照时间内,主要的光脱附物种为CO、O $_2$和CO $_2$,其光脱附产率在不同温度配置下沉积的CO $_2$冰中几乎相同,表明冰的形态对CO $_2$冰的光脱附产率没有影响.此外,我们还发现Martín-Doménech等人报道的较低的脱附率是由于光脱附率与微波放电氢流灯(MDHL)的能量分布和冰的紫外吸收截面的组合之间存在线性关系。
2020-01-06 astro-ph.EP astro-ph.GA
Photodesorption of water ice from dust grains and thermal desorption of cometary ices studied by the INSIDE experiment
一个新的实验装置星际冰尘实验(INSIDE)是为了研究以冰包裹的碳和硅酸盐基尘埃颗粒为代表的宇宙颗粒类似物而设计的。在新仪器中,我们可以模拟星际和星周环境中普遍存在的物理和化学条件。该装置将超真空和低温条件与红外光谱法和质谱法相结合。利用INSIDE,我们计划研究灰尘/冰样品表面的物理和化学过程,如吸附,解吸和分子的形成。第一个实验上的光解吸水冰分子从表面的硅酸盐和碳颗粒的UV光子揭示了强烈的影响,特别是在单层政权的表面性质上的解吸产率。在第二个实验中,首次研究了由六种分子组分组成的彗星冰类似物的热脱附。CO2和CH 3OH与O2的共解吸表明,在彗星或星际冰中的高O2浓度下,“重”冰分子可以部分被捕获在O2中,并比预期更早地释放到气相中。这种效应可以解释天文学在寒冷稠密的星际云中探测到复杂的有机分子。
2019-05-31 astro-ph.GA astro-ph.IM
Resonant infrared irradiation of CO and CH3OH interstellar ices
本文系统研究了CO和CH3OH星际冰在共振红外辐照下的行为,发现振动能量耗散依赖激发模式和化学环境,并量化了红外诱导光脱附效率,揭示了其对冰形态重构和星际光化学的重要影响。
2023-02-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Flux and fluence effects on the Vacuum-UV photodesorption and photoprocessing of CO$_2$ ices
本研究利用同步辐射VUV光,比较不同光子通量下CO$_2$冰的光解吸截面,发现CO和O$_2$解吸与表面化学相关且依赖通量,而CO$_2$解吸与体相化学相关且与通量无关,支持DIET机制。
2024-06-25 astro-ph.GA physics.chem-ph
Spectrally-resolved UV photodesorption of CH4 in pure and layered ices
上下文甲烷是星际尘埃颗粒冰幔的主要成分之一,它处于丰富的固相化学网络的起点。量化这些冻结分子的光子诱导解吸产率和理解的基本过程是必要的,以准确地模拟观测和星际介质的各个区域的化学演化。目的。本研究的目的是在实验上确定的绝对光解吸产率的甲烷分子作为光子能量的函数。冰的组成的影响也进行了研究。通过研究层状CH 4:CO冰的甲烷解吸,间接解吸过程中触发的CO分子的激发进行监测和量化。方法.来自SOLEIL同步加速器的CORS光束线的可调谐单色VUV光在7 - 13.6 eV(177 - 91 nm)范围内用于照射纯CH 4或沉积在CO冰样品顶部的CH 4层。在气相中的物种的释放是由四极质谱监测和完整的CH 4的绝对光解吸产率推导。结果对于高于~ 9.1eV(~136 nm)的光子能量,CH 4光解吸。的光解吸光谱如下的吸收光谱的CH 4,这证实了介导的冰中的电子跃迁的解吸机制。当它被沉积在顶部的CO,CH 4解吸8和9 eV之间的CO吸收的图案特征,表示解吸诱导的能量转移从CO分子。结论.在不同的星际环境中,CH 4从纯冰中的光脱附率约为每入射光子2.0 x 10^-3个分子。CO诱导的CH 4的间接解吸的结果提供了有用的见解,这一过程的推广到其他分子与CO共存的冰幔。
2017-04-18 astro-ph.GA physics.chem-ph
CO ice photodesorption: A wavelength-dependent study
冰的紫外光诱导光解吸是一种非热蒸发过程,可以解释在一系列星际区域中存在冷分子气体。关于天体物理学上重要的冰的平均紫外光解吸产率的信息存在于宽带紫外灯实验中。然而,低质量前主序星周围、激波周围和许多其他天体物理环境中的紫外线场通常由离散的原子和分子发射线主导。因此,至关重要的是要考虑光解吸产率和机制的波长依赖性。在这项工作中,第一次,纯CO冰的波长依赖的光脱附探索90和170 nm之间。实验在超高真空条件下进行,使用可调谐同步辐射。冰的光解吸同时探测红外吸收光谱的反射模式的冰和气相的四极质谱。CO的实验结果揭示了一个强烈的波长依赖性直接链接到CO冰的电子振动跃迁强度,这意味着光脱附诱导的电子跃迁(DIET)。所观察到的依赖于冰的吸收光谱意味着相对较低的光解吸产率在121.6 nm(Ly-alpha),其中CO几乎没有吸收,相比之下,发现在波长符合过渡到CO的第一电子态(单线态Pi在150 nm)的高产率; CO的光解吸率强烈依赖于在不同的恒星形成环境中遇到的紫外线配置文件。
2011-09-01 astro-ph.GA
Photodesorption of acetonitrile CH3CN in UV-irradiated regions of the Interstellar Medium: an experimental evidence
用同步辐射在15 K下用7-13.6 eV的真空紫外光子辐照纯乙腈(CH_3CN)和CO:CH_3CN和H_2 O:CH_3CN的混合冰。真空紫外光解吸产率的CH 3CN和光产物已被导出作为入射光子能量的函数。CH 3CN与CO和H2O分子的共吸附被认为是星际冰的主要成分之一,被发现对CH 3CN,CHCN,HCN,CN和CH 3的VUV光脱附光谱没有显着的影响。与大多数凝聚分子通常所证明的相反,这些发现指向解吸过程,其中吸收VUV光子的CH 3CN分子是解吸的分子。它可以在气相中作为完整的CH 3CN或以其光解离碎片的形式喷出。天体物理真空紫外光解吸产额,适用于不同的位置,推导出并可以纳入天体化学建模。对于CH 3CN,它们在0.67(+/-0.33 <$.10 ^{-5}至2.0(+/-1.0 <$.10 ^{-5})分子/光子之间变化,取决于所考虑的区域,其与其他有机分子(例如甲醇)相比是高的。这些结果可以解释在星际介质的不同区域多次检测到气相CH 3CN,并与马头星云和原行星盘(如TW Hya和HD 163296)的天体物理观测结果有很好的相关性。
2021-10-08 astro-ph.GA astro-ph.IM
Chemical complexity in the Horsehead photodissociation region
研究通过IRAM-30m对马头星云PDR与致密核的3、2、1 mm无偏谱线巡测,首次在PDR中发现多种复杂有机分子,证明光解吸可有效将其释放到气相。
2014-04-30 astro-ph.GA
X-ray photodesorption from water ice in protoplanetary disks and X-ray dominated regions
水是星际冰的主要成分,它在星际介质的许多区域的演化中起着关键作用,从分子云到行星形成盘。在ISM的寒冷地区,预计水将完全冻结在尘埃颗粒上。尽管如此,观测表明存在冷水蒸气,这意味着非热解吸机制在起作用。紫外光子的光解吸已被提出来解释这些观察结果,与冰类似物的广泛的实验和理论工作的支持。相比之下,另一种可行的机制--X射线光解吸却鲜有研究。这个过程的潜力,解吸关键分子,如水,完整的,而不是碎片或电离,仍然没有探索。我们实验研究了水冰的X射线光解吸,监测所有解吸物种。我们发现中性水的解吸是有效的,而离子解吸是次要的。我们得出的第一次收益率,可以在天体化学模型。这些结果开辟了在模拟原行星盘或X射线占主导地位的区域时考虑X射线光解吸过程的可能性。
2018-07-10 astro-ph.GA physics.chem-ph
Vacuum-UV spectroscopy of interstellar ice analogs. I. Absorption cross-sections of polar-ice molecules
除H_2O、NH_3和CO_2外,星际冰幔中大多数分子固体的真空紫外吸收截面还没有报道。冰的光处理模型依赖于冰的真空紫外吸收截面来估计穿透深度和辐射剂量,并且在过去,气相截面值被用作近似值。我们的目标是估算分子冰组分的真空紫外吸收截面。在8 K下沉积由CO、H2O、CH 3OH、NH3或H2S组成的纯冰。采用透射红外光谱法对冰样的柱密度进行了原位测量。冰样品的真空紫外光谱收集在120-160 nm(10.33-7.74 eV)的范围内使用商业微波放电氢流灯。我们提供了所报道的分子冰的真空紫外吸收截面。我们的结果与以前报道的H2O和NH3冰。首次报道了CH_3OH、CO和H_2S在固相中的吸收截面。H2S在120-160 nm范围内呈现最高吸收。我们的方法允许快速和容易获得的真空紫外光谱的冰,而不需要使用同步加速器光束线。我们发现,冰的吸收截面可以是非常不同的气相值,因此,我们的数据将显着改善模型,模拟真空紫外光处理和光解吸的冰地幔。纯冰的光解吸速率,表示为每个吸收光子的分子,可以从我们的数据中导出。
2014-05-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Vacuum-UV photodesorption from compact Amorphous Solid Water : photon energy, isotopic and temperature effects
覆盖在星际颗粒上的富水冰幔的真空紫外(VUV)光脱附在恒星和行星形成区域的气冰比中起着重要的作用。水冰的定量光解吸产率对于天体化学模型至关重要。我们的目标是提供第一个定量的光子能量依赖的光脱附产率从水冰在真空紫外。这些信息对于理解光解吸机制和解释星际辐照条件下产率的变化是很重要的。实验已经在SOLEIL同步加速器上进行,提供可调谐的VUV光,使用SPICES(表面处理和ICES)设置的CORS光束线。紧凑的非晶态固体水冰(H $_2$ O和D $_2$ O)已被照射从7至13.5 eV。在15 K至100 K的样品温度范围内,通过质谱法在气相中检测获得了定量产率。H $_2$ O(D $_2$ O)、OH(OD)、H $_2$(D $_2$)和O $_2$的光解吸光谱在9-10 eV附近达到峰值,并在较高能量处降低。在7-13.5 eV范围内,在15 K下完整水的平均光解吸产率为5 $\times$ 10 $^{-4}$分子/光子(对于H $_2$ O)和5 $\times$ 10 $^{-5}$分子/光子(对于D $_2$ O)。强烈的同位素效应可以解释为OH(OD)和H(D)的光致碎片之间的差异化学复合,源于较低的动能的OH光致碎片时,直接水的光解和/或可能通过电子弛豫过程。预计它有助于水分馏期间的冰粒地幔在分子云中的建设和有利于OH-贫化学环境中的彗星形成区域的原行星盘。除O…
2021-03-29 astro-ph.EP astro-ph.GA physics.chem-ph
A multigrain-multilayer astrochemical model with variable desorption energy for surface species
本文提出一种多粒度多层天体化学模型,研究表面分子结合能依赖性脱附对气-粒化学的影响,发现多种脱附机制共同调节星际冰成分,解释了主要冰组分比例的普遍相似性。
2024-05-28 astro-ph.GA physics.chem-ph
CO desorption from interstellar icy grains induced by IR excitation of superhydrogenated PAHs
Aarhus University(奥胡斯大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Radboud University(拉德堡德大学)
研究通过红外辐射激发超氢化PAHs诱导CO脱附,揭示了碳质颗粒在星际云中可能对挥发性物质脱附的关键作用。
2025-10-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
UV photoprocessing of NH3 ice: photon-induced desorption mechanisms
在朝向星际介质最冷区域的尘埃颗粒表面上探测到的冰幔,可以通过存在于致密云内部的二次紫外(UV)场进行光处理。在这项工作中,我们提出了在天体物理学相关条件下的纯NH3冰样品在超高真空室中,固体样品沉积到基板上在8 K的紫外线照射实验。随后用微波放电氢流灯对冰类似物进行光处理。感应辐射和光化学导致H2、N2和N2 H4的产生。此外,由于四极质谱仪(QMS),观察到的原始冰组分,NH3,和两个检测到的三个光产物,H2和N2的气相的光解吸。通过校准QMS,可以对光脱附产率进行定量,得出Ypd(NH3)=2.1+2.1-1.0 x 10^-3分子/入射光子,在整个实验过程中保持不变,而H2和N2的光脱附随能量密度的增加而增加,这表明这些物质存在一种间接的光脱附机制,涉及能量转移。在能量密度相当于太空中冰幔所经历的能量密度后,N2分子的光解吸率与NH3分子的光解吸率相似(Ypd(N2)= 1.7+1.7-0.9 x 10^-3分子入射光子)。
2017-10-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
$^{13}$CO and $^{13}$CO$_2$ ice mixtures with N$_2$ in photon energy transfer studies
在星际介质的稠密云中,尘埃颗粒被冰幔覆盖,主要成分是H $_2$ O。CO和CO $_2$是在红外光谱中观察到的常见冰组分,而红外惰性N $_2$预计存在于冰中。冰中的分子可以通过暴露于二次紫外光子而解离、反应或解吸。因此,不同的物理情景导致不同的冰幔成分。这项工作的目的是了解行为的$^{13}$ CO:N $_2$和$^{13}$ CO $_2$:N $_2$冰混合物提交紫外线辐射在实验室中。光化学过程和光解吸进行了研究的各种比例的冰组分。实验在12K超高真空条件下进行。用连续发射紫外灯模拟稠密星际云中的二次紫外线照射冰。在照射期间,傅里叶变换红外光谱用于监测冰的变化,四极质谱用于气相分子。在辐照的$^{13}$ CO $_2$:N $_2$冰混合物中,在红外光谱中检测到$^{13}$ CO、$^{13}$ CO $_2$、$^{13}$ CO $_3$、O $_2$和O $_3$光产物。N $_2$分子也参与光化学反应,并且还检测到含氮分子:NO、NO $_2$、N $_2$ O和N $_2$ O $_4$。光解吸率和它们的依赖性的存在下的N $_2$进行了研究。如先前报道的,$^{13}$ CO和$^{13}$ CO $_2$分子可以将光子能量转移到N个$_2$分子。结果,$^{13}$ CO和$^{13}$ CO $_2$的光脱附速率随着N $_2$的分数增加而降低,而N …
2019-03-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
The effect of selective desorption mechanisms during interstellar ice formation
分子云中星际颗粒上冰的主要成分--水和碳氧化物--出现在不同的光学深度。这意味着选择性解吸机制在起作用。本文提出了一个收缩的低质量分子云核的天体化学模型。冰被视为由表面和三个次表层(亚层)组成。研究了光脱附、反应脱附和间接反应脱附。后者通过H+H反应在颗粒上的脱附而表现出来。包括浅层地下物质的解吸。模拟结果表明,在核心收缩的早期阶段存在一个“光子主导的冰”。地下冰被星际光子化学处理,产生复杂的有机分子。从地下层解吸的结果在高COM气相丰度在Av = 2.4…10弹匣这可能有助于解释暗核中的COM观测。结果发现,光解吸主要支配的开始冰积累到颗粒。反应特异性反应解吸对于通过高度放热的原子加成反应形成的小分子是有效的。较高的反应脱附效率导致较低的COMs气相丰度。间接反应解吸允许密切再现所观察到的H2O:CO:CO2的比例对一些背景恒星。据推测,这可以通过其效率符合顺序CO > CO2 >> H2O的任何机理来实现。在冻结结束后,这三个亚层代表了地幔化学上不同的部分。8... 10.5 mag是CO冰出现的可能AV阈值。较低的数值得到了观察结果的支持。
2015-03-12 astro-ph.GA physics.chem-ph
Ice chemistry in starless molecular cores
无星分子核是星际分子化学研究的天然实验室。冰在这样的对象的化学研究与三相(气体,表面和地幔)模型。我们考虑了五个无星核心的中心部分,它们的物理条件来自观测。分析了氧、氮、硫和复杂有机分子(COMs)的冰化学。我们发现,一个冰的深度尺寸,测量,例如,在单分子层中,对于星际冰的化学建模至关重要。特别是,H2O:CO:CO2:N2:NH3冰丰度比调节次要物种的产生和破坏。这表明,在核心坍缩期间的光脱附负责星际H2 O2和O2 H的高丰度,和其他物种的表面上合成。计算出的COMs在冰中的丰度进行了比较,观察到的气相值。CO和H2 CO加氢的较小活化势垒可能有助于解释许多COM的产生。所观察到的甲酸甲酯HCOOCH 3的丰度可以用1 kyr,20 K的温度尖峰再现。与COMs相关的可能的解吸机制是气体湍流(冰暴露于星际光子)或云核内的弱冲击(颗粒碰撞)。为了用目前的0 D模型再现观测到的COM丰度,需要升华1-10%的冰质量。我们估计,无星核心的寿命可能不会超过100万年。金牛座的核心可能比大多数其他云的核心更年轻。
2015-04-23 astro-ph.GA physics.chem-ph
Surface chemistry in photodissociation regions
尘埃的存在会强烈影响星际介质的化学成分。我们使用气相和尘埃相化学反应在光解区域(PDR)的化学模型。我们的目标是确定星际介质(气体/尘埃/冰)的化学成分,在不同的(分子)气体密度的区域,暴露于不同强度的辐射场。我们通过包括3050个新的气相化学反应和实施表面化学来显着改进Meijerink PDR代码。特别是,我们已经包括了117个化学反应发生在颗粒表面覆盖不同的过程,如吸附,热脱附,化学脱附,两体反应,光的过程,和宇宙射线过程的尘埃颗粒。我们得到了不同的气体和固体物种的丰度作为视觉消光的函数,这取决于密度和辐射场。我们还分析了在不同的环境中的CO2和H2O冰的形成率。此外,我们研究了化学是如何影响的存在/不存在的冰地幔(裸尘或冰尘)和考虑不同的解吸概率的影响。基质的类型(裸尘或冰尘)和解吸的可能性可以显着改变发生在晶粒表面上的化学,导致气相物种,如CO,H2CO和CH3OH的丰度的几个数量级的差异。基质的类型以及辐射场的密度和强度也决定了CO2和H2O形成冰的阈值消光。我们还得出结论,H2CO和CH3OH主要释放到气相中的低,远紫外线照射的PDR通过化学解吸后两体表面反应,而不是通过光解吸。
2016-04-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Cosmic ray sputtering yield of interstellar H2O ice mantles : Ice mantle thickness dependence
存在于致密星际云中的星际颗粒地幔通过吸积和解吸机制如UV、X射线光解吸、宇宙射线诱导溅射、颗粒热涨落和化学反应能释放与气相不断交换。各种解吸机制的相对重要性对于天体物理模型约束这种高密度稠密云区的化学演化是极其重要的。在这项实验工作中,我们研究了溅射产额作为冰地幔厚度的函数,暴露于95 MeV的负离子。离子诱导冰相变和溅射产额分别用红外光谱和质谱同时监测。溅射产率在特征冰层厚度以上是恒定的,并且在该厚度以下开始减小。可以评估对应于该长度的溅射深度的估计。在这些实验中,测得的解吸深度对应于30个冰层。假设溅射分子的体积为有效的圆柱形,纵横比接近于1;在半无限冰膜的情况下,这个比率是圆柱体的直径与高度之比。这一结果表明,大多数喷射分子来自一个相当紧凑的体积。测得的无限厚的水冰地幔溅射产额的离子电子阻止本领(Se)的平方的规模。我们预期解吸深度依赖性随Se^a而变化,其中a=0.5。天体物理模型应考虑到这些冰地幔的厚度依赖性约束的界面区域时,冰接近其灭绝阈值。在非常密集的云区,大多数水冰地幔对于大部分宇宙射线来说都超过了这个极限。
2018-10-12 astro-ph.GA
Depletion of heavy nitrogen in the cold gas of star-forming regions
我们使用气冰天体化学模拟研究了分子云形成和演化过程中的氮同位素分馏。我们发现,大量的气体可以成为贫化重氮(15 N),由于15 N富集冰的形成。在从氮原子到N2的化学转变附近,N15 N被选择性地光解,这导致15 N在氮原子中富集。当富含15 N的原子氮通过颗粒表面反应转化为氨冰时,大量气体中的15 N被耗尽。在散装气体中的15 N耗尽的水平可以高达两个元素的氮同位素比相比,取决于光解吸产率的氨冰的一个因素。一旦氮同位素在分子云中的气体和固体之间有差异地分配,它应该留在恒星形成的后期阶段(例如,星前核),只要氨冰的升华是无效的。我们的模型表明,在恒星形成区的冷气中,所有含氮分子都可以耗尽15 N,这至少在定性上与星前核L1544的观测结果一致。在我们的模型中,冰冷的物种显示15N和氘分馏。氘和15 N在冰幔内的分馏模式不同,反映了它们的分馏机制:氘的浓度从冰幔下层到上层几乎单调递增,而15 N的浓度在一定深度处达到最大值,并向表层递减。
2018-03-19 astro-ph.EP astro-ph.GA
Vacuum-UV absorption spectroscopy of interstellar ice analogues. III. Isotopic effects
本文报道了第一次测量的固相真空紫外(VUV)吸收截面的重同位素存在于冰尘埃颗粒地幔致密的星际云和寒冷的星周环境。由D2 O、CD 3 OD、13 CO2和15 N15 N组成的纯冰在8 K时沉积,该值与太空中最冷的尘埃温度相似。采用透射红外光谱法对冰样的柱密度进行了原位测量。冰样品的真空紫外光谱收集在120-160 nm(10.33-7.74 eV)的范围内使用商业微波放电氢流灯作为真空紫外光源。在这项工作之前,我们最近提交了一份关于轻同位素的类似研究(Cruz-Diaz,Muñoz Caro和Chen)。将VUV光谱与固相轻同位素的光谱以及相同分子的气相光谱进行比较。我们的研究预计将非常显着地改善模型,估计真空紫外吸收的冰地幔在空间中,这往往使用现有的气相数据作为近似的吸收截面的分子冰组件。我们将表明,这项工作也有重要的影响,估计的光解吸率每吸收光子在冰。
2014-05-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
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