Ionic emissions in comet C/2016 R2 (Pan-STARRS)
我们使用安装在印度阿布山红外天文台1.2米望远镜上的低分辨率光谱仪对一颗奇特的彗星C/2016 R2(Pan-STARRS)进行了观测。这颗彗星在2018年1月的两个日期被观测到,当时它的日心距离为2.8 AU。根据我们的观测结果进行的研究表明,这颗彗星的光谱与一般彗星的光谱相比是非常不寻常的。大多数主要的彗星排放物,如C $_{2}$,C $_{3}$和CN,在彗星C/2016 R2中不存在。然而,彗星光谱显示出非常强的发射带离子物种,如CO $^{+}$和N $_{2}^{+}$。从光谱中得出的平均N $_{2}$ /CO比值为0.09 $\pm$ 0.02,与太阳星云相比,该比值的损耗因子估计为1.6 $\pm$ 0.4。我们还探测到了超过5400埃的微小发射特征,尽管是轻微的。从它们的发射带计算CO $^{+}$和N $_{2}^{+}$的柱密度。光谱表明彗星冰主要由CO组成。与太阳星云相比,这颗彗星中N $_{2}$ /CO比的消耗因子较低,而且彗星的异常光谱是其形成位置的独特处理的结果在早期的太阳星云中。
2020-04-21 astro-ph.EP
Photophoretic transport of hot minerals in the solar nebula
在大量彗星中发现了高温矿物,并且在星尘任务返回的Wild 2彗星样本中也发现了高温矿物。与此同时,对年轻恒星系统中热矿物质分布的观测表明,这些物质产生于原始星云的内部,并在彗星形成区向外输送。我们调查的可能性,电泳提供了一个可行的机制,运输高温材料从内太阳系的彗星形成的地区。我们使用一个网格的时间依赖磁盘模型的太阳星云量化的距离范围内,热矿物可以从磁盘的内部向其外部区域作为其大小和密度的函数。这里考虑的粒子是以聚集体的形式存在的,它们可能是由热矿物单个颗粒聚集而成的,这些颗粒的尺寸可以小到亚微米级,并在太阳星云最热的部分凝结形成。我们的粒子输运模型包括电泳,辐射压力和气体阻力。根据假设的盘参数和粒子密度,10-2到10-1 m的聚集体可以在很短的时间尺度(不超过几十万年)内到达原始星云中的日心距离高达35 AU。10-3 m粒子遵循与较大粒子相同的轨迹,但它们的最大迁移距离不超过26 AU,并且在盘中较晚的时期达到。另一方面,在太阳星云的演化过程中,10-5到10-4 m的聚集体不断被向外推。我们的模拟表明,无论采用的太阳星云模型,电泳是一种机制,可以解释热温度矿物的彗星的形成区域的存在。
2011-05-31 astro-ph.EP
A Shocking Solar Nebula?
有人认为,太阳星云中的冲击波形成了在陨石和彗星中观察到的高温物质。它表明,在太阳星云的内部边缘的温度可能已经足够高,在足够长的时间,以产生陨石球粒,CAIs,耐火尘埃颗粒和其他高温物质在彗星和陨石观察。随着时间的推移,太阳双极喷流可能在太阳星云中产生了16 O的富集,球粒氧同位素库可能是由于太阳星云内边缘相对位置的时间变化和随后的太阳双极喷流强度的变化。因此,星云加热模型,如激波模型,不需要解释大多数高温超导成分的形成
2009-01-25 astro-ph.EP
A $\sim$32-70 K formation temperature range for the ice grains agglomerated by comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
Grand Canonical蒙特卡罗模拟被用来再现由Rosetta航天器上的ROSINA质谱仪在木星族彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko中观察到的1.7 $\times$ 10 $^{-3}$和1.6 $\times$ 10 $^{-2}$之间的N $_2$ /CO比,假设该天体是由原太阳星云中的包合物聚集而成的。模拟是使用一个详细的原子间势调查的温度依赖性的捕获内的多个客人笼形物形成的CO和N $_2$的气体混合物的比例对应于那些预期的原太阳星云。通过假设67 P/Churyumov-Gerasimenko是从包合物中凝聚而成的,我们的计算表明,彗星颗粒一定是在原太阳星云中$\sim$ 31.8和69.9 K之间的温度范围内形成的,以匹配ROSINA质谱仪测量的N $_2$ /CO比率。木星家族彗星中笼形物的存在可以解释在67 P/Churyumov-Gerasimenko中测量到的潜在N $_2$耗尽(与原太阳值相比,因子高达$\sim$ 87)。
2015-04-07 astro-ph.EP
Comets in context: Comparing comet compositions with protosolar nebula models
彗星为了解年轻的太阳系形成时的化学和物理条件提供了一个宝贵的窗口。我们通过比较观察到的9种分子的丰度范围及其在29颗彗星样本中的平均值与原太阳星云模型中预测的中面冰丰度,来深入了解这些物体形成的时间和地点。我们的基准模型,冰是继承自星际介质,可以考虑到观察到的混合比范围内的每个分子考虑,但没有一个单一的位置或时间再现所有分子的丰度同时。这表明,每颗彗星都是由在一系列条件下加工的物质组成的。相比之下,一个模型,其中盘材料的初始组成是“重置”,抹去任何以前的化学历史,不能解释彗星中观察到的丰度的完整范围。使用玩具模型,结合不同的热条件下处理的材料,我们发现,一个温暖的(CO-穷人)和寒冷的(CO-丰富)的材料相结合,需要占的平均性能的彗星家庭和奥尔特云彗星,和个别彗星,我们考虑。这可能是由早期太阳系中被冰覆盖的尘埃颗粒的运输(径向或垂直)造成的。将这些模型与彗星族和奥尔特云的平均组成进行比较,表明这两个族形成于盘的重叠区域,与A 'Hearn等人(2012)的发现和尼斯模型的预测(Gomes等人,2005,Tsiganis等人,2005)一致。
2022-04-15 astro-ph.EP astro-ph.GA
Stability of sulphur dimers S2 in cometary ices
S2已经在彗星中观察了几十年,包括彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko。尽管这种分子在这些身体中普遍存在,但其来源的性质仍然未知。在这项研究中,我们假设S2是由嵌入在彗星的冰粒前体中的含S分子的辐照(光解和/或辐解)形成的,宇宙射线通量同时在冰中产生空隙,所产生的分子可以在其中积累。我们调查的稳定性S2分子在这样的空腔,假设周围的冰是由H2S或H2O。我们表明,在这样的空隙中的S2分子的稳定能量接近的H2O冰结合能,这意味着他们只能离开冰矩阵时,后者升华。由于S2在气相中的寿命很短,我们得出它通过辐射在颗粒中的形成必须只发生在低密度环境中,如ISM或原太阳星云的上层,那里的局部温度非常低。在第一种情况下,彗星可能是由进入星云时保持原始状态的冰颗粒凝聚而成的。在第二种情况下,彗星可能是由凝结在原太阳星云中的冰粒凝聚而成的,这些冰粒在向盘的上层湍流输送的过程中受到了有效的辐射。这两种情况都与彗星中存在的分子氧相一致。
2016-12-05 astro-ph.EP
Formation of Comets
关于太阳系的彗星是多么原始或原始的问题一直是一个持续的争议。本文综述了彗星从太阳星云中的尘埃和冰粒到当代外太阳系中的小天体的物理演化。这包括尘埃凝聚的阶段,星子的形成,它们的热演化和碰撞过程的结果。我们使用的经验证据彗星,特别是从罗塞塔任务彗星67 P/丘留莫夫-格拉西缅科,得出结论的彗星可能的热量和碰撞演化。
2022-07-26 astro-ph.EP
Cold traps of hypervolatiles in the protosolar nebula at the origin of comet C/2016 R2 (PanSTARRS)'s peculiar composition
最近对长周期彗星C/2016 R2(PanSTARRS)的观测表明,N2/CO丰度比异常高,通常大于0.05,比67 P/Churyumov-Gerasimenko测量的丰度比高出至少2-3倍。这颗彗星的另一个显著的组成特征是与其他彗星相比,它的H2O严重耗尽。在这里,我们调查的形成情况下,一个通用的彗星,其组成再现这两个关键特征。我们首先设想的可能性,这颗彗星凝聚的笼形物,但我们发现,这样的情况并不能解释所观察到的低水丰度。然后,我们还研究了彗星C/2016 R2(PanSTARRS)的构建块通过使用描述挥发物径向运输的圆盘模型由纯冷凝物制成的颗粒和卵石聚集的可能性。我们表明,N2/CO比再现在这颗彗星的估计值可以发现在CO和N2的冰线附近的颗粒凝聚。此外,高CO/H2O比(>100倍的初始气相值),可以发现在附近的CO冰线凝聚的晶粒。如果彗星的组成部分是由这样的颗粒组成的,那么它们应该呈现出与彗星C/2016 R2(PanSTARRS)的彗发测量一致的N2/CO和CO/H2O比率。我们的方案表明,彗星C/2016 R2(PanSTARRS)形成于比其他彗星更冷的环境中,这些彗星具有更常见的成分。我们的模型还解释了星际彗星2l/鲍里索夫的不寻常组成。
2021-03-02 astro-ph.EP physics.space-ph
Synthesis of molecular oxygen via irradiation of ice grains in the protosolar nebula
在67 P/Churyumov-Gerasimenko彗星的彗发中,用Rosetta航天器上的ROSINA质谱仪探测到了分子氧,其平均丰度为3.80 $\pm$ 0.85\ %。为了解释67 P/Churyumov-Gerasimenko彗星中存在这种物质的原因,已经表明,彗星冰粒前体的辐解是低密度环境(如分子云)中的一种可行机制。在这里,我们研究了另一种可能性,即原太阳星云中平面中存在的冰粒在中平面和上层之间的垂直传输过程中经过大量循环而受到辐射,这是湍流混合的结果。因此,这些颗粒在其生命周期中的一个不可忽略的部分是在圆盘的上部区域,那里的宇宙射线辐射很强。要做到这一点,我们使用了一个耦合的磁盘传输辐照模型来计算放射性产生的冰粒中的分子氧丰度的时间演变。我们的计算表明,即使有相当一部分的冰粒子在1000万年的时间里沿着一个来回的循环流向磁盘的上层,这个时间跨度远远超过了彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko的形成时间尺度,产生的分子氧的数量至少比罗塞塔观测低两个数量级。我们的结论是,最有可能的情况仍然是在低密度环境中形成的分子氧,如太阳前云,在原太阳星云的成因。
2018-04-10 astro-ph.EP
Origin of molecular oxygen in Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
Rosetta航天器上的ROSINA-DFMS仪器在67 P/Churyumov-Gerasimenko彗星的彗发中探测到了氧分子,丰度在1-10%之间。在这里,我们发现,在低密度的环境,如太阳前云的冰颗粒的辐解可能会导致大量的分子氧的生产。我们还表明,分子氧可以有效地捕获在原太阳星云中形成的笼形物,它的合并为结晶冰是非常不可信的,因为这将意味着更大的丰度的Ar和N2比观察到的昏迷。假设辐解是唯一的O2产生机制,我们得出结论,彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko的形成是可能的,在一个密集的早期原太阳星云的框架中的两个极端的情况:(1)凝聚从原始的无定形冰颗粒/粒子形成的ISM和(2)凝聚从包合物,在磁盘的冷却过程中形成。前一种情况与在67 P/C-G的彗发中观察到的O2和H2O之间的强相关性一致,而后一种情况则需要在进入原太阳星云时结晶的ISM冰粒形成的包合物。
2016-04-29 astro-ph.EP
Cometary compositions compared with protoplanetary disk midplane chemical evolution. An emerging chemical evolution taxonomy for comets
[摘要]随着越来越多的分子在许多彗星中被观察到,以及对原行星盘中平面化学演化的更好理解,可以在模型和观测之间进行比较,这可能会限制彗星的形成历史。一个$χ^{2}$ -方法被用来确定极大似然表面的14个不同的彗星,形成在一个给定的时间(高达800万年)和地点(超出CO冰线)在前太阳星云中平面。这是利用观测到的14颗彗星的挥发性丰度和从圆盘中面化学建模得到的挥发性丰度的演变来完成的。考虑到所有的父物种(10个分子)在一个假设重置初始化学的情况下,$χ^{2}$似然曲面显示了一个特征的轨迹在参数空间中形成的高可能性约30 AU在早期和12 AU在以后的时间为10颗彗星。这条痕迹大致追踪了CO冰线附近的时间。因此,所有彗星的形成历史都被限制在CO冰原附近,假设化学成分在前太阳星云早期部分重置。当考虑含碳、含氧和含硫分子(总共10个)时,以及当仅考虑含碳和含氧分子(总共7个)时,都发现了这一点。由于这14颗彗星以前并不属于相同的分类类别,因此这种化学限制可能被提议作为彗星的替代分类。根据这些彗星在盘化学演化过程中最有可能形成的时间,建议对14颗彗星的形成时间进行分类。
2019-07-25 astro-ph.EP
From stellar nebula to planetesimals
太阳和太阳系外彗星和太阳系外行星是许多研究的对象,以确定其化学成分和内部结构。在星子的情况下,它们的组成很重要,因为它们部分地决定了未来行星的组成。目前的工作旨在确定冰质微行星的化学成分,这些微行星被认为与今天的彗星相似,形成于太阳化学成分的恒星系统中。本工作的主要目的是为星子和彗星模型以及行星形成和演化模型提供有价值的化学成分理论数据。我们已经开发了一个模型,可以计算恒星星云冷却过程中形成的冰的成分。再加上耐火元素形成的模型,它使我们能够确定整个原行星盘中冰星子的化学成分和冰与岩石的质量比。我们提供的冰线位置(不同的挥发性物质)的磁盘,和化学成分和冰相对于岩石的质量比的恒星系统中的太阳能化学成分的冰微行星的关系。从星云的初始均匀组成,产生了各种各样的星子化学成分,作为盘的质量和到恒星的距离的函数。星子中的冰主要由H2O、CO、CO2、CH 3OH和NH3组成。冰/岩石质量比等于1+-0.5在冰星子以下的假设。最后一个数值与太阳系彗星的观测结果非常吻合,但仍然低于行星形成模型中通常假设的2-3。
2014-07-27 astro-ph.EP
Incorporation of a Late-forming Chondrule into Comet Wild 2
我们报告的岩石学,O同位素组成,和铝镁同位素系统的球粒碎片从彗星家族野生2,返回地球的美国宇航局的星尘任务。这个物体显示了II型球粒的特征,它是由一个演化的氧同位素库形成的。没有发现Al 26消失的证据,(26 Al/27 Al)0 < 3.0 x 10^-6。假设铝26在太阳星云中均匀分布,这种粒子的结晶至少比最早的太阳系天体晚300万年--与大多数陨石球粒相比相对较晚。我们解释这个对象在柯伊伯带机构的存在,作为晚,大规模运输的小天体之间的内部和外部太阳星云的证据。我们的观测结果限制了木星的形成(如果它比这个彗星球粒离太阳更远,那么它将成为向外运输的障碍),在富含钙铝的包裹体之后超过300万年。
2011-12-30 astro-ph.EP
The Morphological, Elastic, and Electric Properties of Dust Aggregates in Comets: A Close Look at COSIMA/Rosetta's Data on Dust in Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
欧空局罗塞塔轨道飞行器上的彗星二次离子质量分析仪(COSIMA)显示,67 P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星彗发中的尘埃颗粒是小颗粒的聚集体。我们研究了彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko彗发中尘埃聚集体的形态,弹性和电特性,使用COSIMA仪器拍摄的光学显微镜图像。COSIMA图像中的尘埃聚集体被很好地表示为分形,与罗塞塔号上MIDAS(显微成像尘埃分析系统)和GIADA(颗粒撞击分析仪和尘埃累积器)的形态数据相协调。COSIMA的图像,以及来自罗塞塔其他仪器如MIDAS和GIADA的数据,并不与太阳星云中$10~μ\mathrm{m}$大小的粒子的所谓雨出增长相矛盾。由COSIMA测量的尘埃聚集体的弹性和电性质表明,彗星尘埃的表面化学性质很好地代表了碳质物质,而不是硅酸盐或冰,与质谱一致,有机物质在一定程度上被太阳辐射覆盖,从各种彗星的光学和红外观测中推断。彗星尘埃在其母彗星的终结点处被强烈的电场静电蓬松是不可能的,除非尘埃的表面化学性质从电介质变成导体。我们的发现与我们目前对彗星形成和演化的理解并不冲突,彗星的形成和演化始于太阳星云中凝聚物的积累,随后是太阳系内部尘埃地幔的形成。
2020-01-06 astro-ph.EP
Comet 81P/Wild 2: A Record of the Solar System's Wild Youth
本文基于星尘号返回的怀尔德2号彗星样品,发现其星际物质极少、成分多样且不同于小行星,揭示该彗星在太阳星云消散前跨内外太阳系吸积了大量经早期太阳系处理的尘埃,为理解彗星多样性和太阳系早期演化提供了关键记录。
2023-12-05 astro-ph.EP
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
On the formation location of Uranus and Neptune as constrained by dynamical and chemical models of comets
在土星的卫星土卫二中观测到的D/H富集与在近各向同性彗星中观测到的值非常相似。由于预测的强烈变化的D/H与日心距离的太阳星云,这一观察联系的原始源区的近各向同性彗星的形成位置的土卫二。也就是说,来自近各向同性类的彗星最有可能是从土卫二形成位置附近的源区进入它们目前的水库奥尔特云的。对奥尔特云形成的动力学模拟表明,天王星和海王星主要负责向奥尔特云输送物质。此外,土卫二是由土星捕获其气体包层的位置附近的太阳星云凝聚而成的,很可能就在土星目前在太阳系的位置或附近。这些证据的结合似乎要求天王星和海王星在奥尔特云形成的时期比现在更接近土星的当前位置。这样的配置与外太阳系演化的尼斯模型是一致的。进一步测量彗星,特别是黄道彗星的D/H丰度,将为各种外太阳系形成模型提供一个很好的解释。
2011-04-26 astro-ph.EP
The cometary composition of a protoplanetary disk as revealed by complex cyanides
对彗星和小行星的观测表明,孕育我们行星系统的太阳星云富含水和有机分子。轰击将这些有机物带到了年轻的地球表面,播下了早期的化学种子。与小行星不同的是,彗星保留了太阳星云组成的几乎原始的记录。彗星中氰化物的存在,包括相对于水的0.01%的甲基氰化物(CH 3CN),由于C-N键对非生物氨基酸合成的重要性而特别感兴趣。在原恒星中发现了简单和复杂挥发物的彗星状成分,并且可以很容易地通过气相化学的组合来解释,例如形成HCN和颗粒表面上的活跃冰相化学,从而提高复杂性[3]。简单的挥发物,包括水和HCN,以前已经在太阳星云类似物-年轻恒星周围的原行星盘-中检测到,这表明它们在盘形成时幸存下来,或者在原地重新形成。迄今为止,还不清楚太阳星云外更复杂的有机分子是否也是如此,因为最近的观测表明,由于吸积冲击,新生的包层和年轻的盘之间的边界处的化学发生了巨大的变化[8]。在这里,我们报告的检测CH 3CN(和HCN和HC 3 N)的原行星盘周围的年轻恒星MWC 480。我们发现这些含氮有机物在气相中的丰度比与彗星相似,这表明在冰盘中复杂氰化物的相对丰度更高。这意味着在原行星盘中复杂的有机物伴随着简单的挥发物,太阳星云中丰富的有机化学并不是独一无二的。
2015-05-23 astro-ph.EP astro-ph.GA
Searches for HCl and HF in comets 103P/Hartley 2 and C/2009 P1 (Garradd) with the Herschel space observatory
在氢主要是分子的地方,HCl和HF预计是氟和氯的主要储存库。他们被发现在密集的分子云中被强烈耗尽,这表明在如此寒冷的环境中冻结到谷物上。我们可以预期,HCl和HF也是太阳星云外层气态和冰态中Cl和F的主要载体,并被合并到彗星中。我们的目标是测量彗星冰中的HCl和HF丰度,因为它们可以提供早期太阳星云中卤素化学的见解。我们使用赫歇尔空间天文台上的HIFI仪器分别在626和1232 GHz处搜索HCl和HF的J(1 - 0)线。在彗星103 P/Hartley 2和C/2009 P1(Garradd)中搜寻了HCl,而在彗星C/2009 P1中进行了HF的观测。此外,在C/2009 P1中观察H $_2$ O和H $_2^{18}$ O系,以测量H $_2$ O产生速率。在HCl接收器设置中偶然观察到CH $_3$ OH的三条谱线。未检测到HCl,而获得HF的边缘(3.6-$σ$)检测。对于103 P和C/2009 P1,相对于水的HCl丰度的上限分别为0.011%和0.022%,这表明HCl相对于太阳能Cl/O丰度被消耗了103 P中超过6 $^{+6}_{-3}$的因子,其中误差与氯太阳能丰度的不确定性有关。在C/2009 P1中获得的边缘HF探测对应于相对于水的HF丰度为(1.8 $\pm$ 0.5)$\times$ 10 $^{-4}$,这与太阳光球层F/O丰度大致一致。观察到…
2014-01-07 astro-ph.EP
Impact of radiogenic heating on the formation conditions of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
由于彗星中存在大量的难熔物质,铝和铁等元素的放射性衰变产生的热量足以导致氮、氩或一氧化碳等超挥发性物质在原太阳星云中的吸积阶段损失。在这里,我们调查的26铝和60铁的放射性衰变产生的热量如何影响彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko的形成,作为其吸积时间和母体大小的函数。我们使用现有的热演化模型,其中包括各种相变,在冰尘矩阵中的热传递,和气体扩散整个多孔材料,基于罗塞塔观测得出的热力学参数。考虑了两种可能性:67 P/Churyumov-Gerasimenko要么是由两个原始的~2个更大的星子组合而成,要么是由一个更大的母体分裂而成,其大小相当于海尔-波普彗星(~70 km)。为了完全保留其挥发性成分,我们发现,无论是67 P/Churyumov-Gerasimenko的形成被延迟约2.2和7.7百万年后,在原太阳星云或彗星的吸积阶段富含钙铝夹杂物发生在整个时间间隔,这取决于其母体的原始大小和组成的冰冷的材料考虑。我们的计算表明,67 P/Churyumov-Gerasimenko的形成与其从星云中形成的原始构建块或从Hale-Bopp-like身体破裂产生的碎片中吸积一致。
2017-03-13 astro-ph.EP
Comets at radio wavelengths
彗星被认为是太阳系中最原始的天体。它们的组成提供了4.6 Gyr前原始太阳星云组成的信息。射电域是研究彗星冰组成的一个特殊工具。在18厘米波长处观察OH自由基使我们能够测量水的产生速率。在毫米和亚毫米波段的观测中,已经发现了大量来自核内冰升华的分子(以及它们的某些同位素体)。我们提出了彗星的无线电观测的历史回顾,重点是我们小组的结果,包括最近的观测与Nançay射电望远镜,IRAM天线,奥丁卫星,赫歇尔空间天文台,ALMA,和MIRO仪器上的罗塞塔空间探测器。
2016-06-20 astro-ph.EP
The Phases of Water Ice in the Solar Nebula
了解存在于太阳星云中的水冰的相态,对于理解彗星和行星的组成以及这些天体的内部演化具有重要意义。在这里,我们表明,无定形冰的形成比以前认识到的更容易,形成温度<70 K是可能的原行星盘条件下。我们进一步认为,光致解吸和太阳星云表层附近水分子的冻结提供了形成无定形冰所需的条件。这一过程是冰动力学的自然结果,并将允许惰性气体和其他挥发物被捕获在外部太阳星云的水冰中。
2014-02-21 astro-ph.EP
The Distribution and Excitation of CH$_3$CN in a Solar Nebula Analog
彗星研究表明,早期太阳星云的有机成分富含复杂的腈类物质,如CH $_3$ CN。最近的ALMA检测在原行星盘表明,这些物种可能是常见的行星和彗星的形成过程中,但连接气相测量彗星丰度首先需要限制这些物种的形成化学和分布。在这里,我们提出了七个空间分辨转换CH $_3$ CN在原行星盘周围的T-Tauri星TW Hya的检测。用转动图分析,我们得到了NPDMATHABMN =1.45 $^{+0.19}_{-0.15}\times10^{12}$ cm $^{-2}$和TPDMATHABMQ =32.7 $^{+3.9}_{-3.4}$ K的转动温度。一个径向分辨的旋转图显示的旋转温度是恒定的整个磁盘,这表明CH $_3$ CN发射起源于层在z/r $\sim$ 0.3。通过比较的观测结果与预测从磁盘化学模型,我们发现,颗粒表面反应可能占主导地位的CH $_3$ CN的形成和原位磁盘化学是足以解释所观察到的CH $_3$ CN柱密度分布,而不调用继承从原恒星阶段。然而,同样的模型未能重现太阳系彗星中CH $_3$ CN相对于H $_2$ O的丰度,这表明太阳星云中要么发生了剧烈的垂直混合,要么发生了某种程度的星际冰的继承。
2018-05-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Pre-accretional irradiation of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko constituents
Univ Paris Est Creteil and Université Paris Cité, CNRS, LISA(巴黎东克雷泰伊大学和巴黎西岱大学);IJCLab, CNRS, Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);LPC2E, OSUC, Univ Orleans, CNRS, CNES(奥尔良大学);Universität der Bundeswehr München(慕尼黑联邦国防军大学);Catholic University of America(美利坚天主教大学)
该研究通过比较彗星67P尘埃颗粒表面与次表面成分,发现表面金属亏损源于吸积前太阳风辐照,并提出了组分运输与混合形成彗核的机制。
2026-09-29 astro-ph.EP
Comet formation in collapsing pebble clouds. What cometary bulk density implies for the cloud mass and dust-to-ice ratio
彗星是在太阳星云的冰线之外形成的冰质星子的残余物。然而,由于生长障碍和时间尺度的限制,从微米大小的尘埃和冰粒生长到公里大小的物体是困难的。通过流动不稳定性形成的卵石云的引力坍缩可能为彗星的形成提供了合适的机制。我们研究了厘米大小的多孔冰/灰尘混合卵石的碰撞压缩崩溃卵石云。为此,我们开发了一个碰撞模型的鹅卵石组成的混合物的冰和灰尘,其特征在于其灰尘冰的质量比。使用最终压缩的卵石,我们约束组合的初始云质量,初始pepple孔隙度,和尘冰比,导致cometesimals这是一致的,与观察到的散装性质的彗星核。我们发现,所观察到的高孔隙度和低密度的彗星核的~0.5克/立方厘米,只能解释,如果彗星形成的云质量约M> 1 e18克。质量较低的云只有在卵石最初非常致密的情况下才能起作用。此外,尘埃与冰的比例必须在3到9之间,才能与观测到的彗星核的整体性质相匹配。(节略本)
2016-01-21 astro-ph.EP
Evidence for the disruption of a planetary system during the formation of the Helix Nebula
行星系在其宿主恒星演化到后主序星阶段后的持续性很难受到观测的约束。许多年轻的白矮星系统表现出红外过量发射和/或光谱吸收线,与尘埃(或微行星)及其吸积有关。然而,大多数白矮星温度太低,无法将任何星周尘埃加热到可检测到的辐射水平。赫敏星云(NGC 7293)是一个年轻的,邻近的行星状星云;在中红外和远红外波段的观测显示,它的中央有过量的发射与白矮星(WD 2226-210)有关。这种过度的起源是不明确的。它可能是残留的微行星带,彗星云,或在后渐近巨分支阶段的物质残留物。在这里,我们结合红外(SOFIA,斯皮策,赫歇尔)和毫米(ALMA)观测系统,以确定这种过剩的起源,使用多波长成像和辐射转移建模。我们发现的数据是不兼容的一个紧凑的残留星子带或后渐近巨大的分支盘,并得出结论,尘埃最有可能起源于彗星云的沉积。测得的尘埃质量和组成颗粒的寿命意味着每年有数千颗海尔-波普当量的彗星被破坏,为所观测到的海尔-波普星云白矮星周围的过量辐射提供燃料。
2022-11-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Case for Non-Cryogenic Comet Nucleus Sample Return
彗星通过记录太阳系前的历史、行星形成的初始状态以及早期地球的生命前有机物和挥发物来回答太阳系的奥秘。对从彗星核返回的样本的分析将提供关于太阳系起始物质以及它们如何聚集在一起形成行星并产生生命的无与伦比的知识:1.彗星是如何形成的?2.彗星物质是原始的,还是经历了复杂的变化历史?3.彗星中有水蚀变吗?4.彗星有机物的组成是什么?5.彗星提供了地球挥发物的很大一部分吗?6.彗星有机物对地球生命的同手性有贡献吗?7.复杂的有机分子是如何在星际、星云和行星环境中形成和演化的?8.关于原太阳星云中物质的混合,彗星能告诉我们什么?
2020-09-30 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
The CN isotopic ratios in comets
Our aim is to determine the isotopic ratios { $^{12}$ C/ $^{13}$ C}{} and { $^{14}$ N/ $^{15}$ N}{} in a variety of comets and link these measurements to the formation and evolution of the solar system . The { $^{12}$ C/ $^{13}$ C}{} and { $^{14}$ N/ $^{15}$ N}{} isotopic ratios are measured {for} the CN radical by means of high-resolution optical spectra of the R branch of the B-X (0,0) violet band. {23 comets from different dynamical classes} have been observed, sometimes at various heliocentric {and nucleocentric} distances, in order to estimate possible variations of the isotopic ratios in…
2009-07-02 astro-ph.EP
Comparison of the Oxidation State of Fe in Comet 81P/Wild 2 and Chondritic-Porous Interplanetary Dust Particles
南极多孔行星际尘埃颗粒(CP-IDP)的脆弱结构和它们最小的母体变化使研究人员相信这些颗粒起源于彗星,而不是发生水和热变化的小行星。CP-IDP的太阳元素丰度和进入大气层的速度也表明了彗星的起源。随着彗星族彗星81 P/Wild 2的星尘样本的回归,这一假设可以得到验证。我们已经测量了铁的氧化态的15 CP-IDP和194星尘碎片使用同步加速器为基础的X射线微探针。我们分析了约300纳克的野生2材料-比比较野生2和CP-IDP的其他分析多三个数量级的材料。这两种材料样品的Fe氧化态相差>2σ:CP-IDP比Wild 2晶粒更氧化。我们的结论是,彗星野生2包含的材料,形成在一个较低的氧逸度比母体,或母体,CP-IDPs。如果所有的彗星家族都是相似的,它们似乎与CP-IDP的起源不一致。然而,由不同的星云物质混合形成的彗星,比Wild 2更氧化,可能是CP-IDP的来源。
2010-05-20 astro-ph.EP
Finding the imprints of stellar encounters in long period comets
太阳系的奥尔特云会受到银河潮汐和个别经过的恒星的扰动。这些扰动可以将奥尔特云天体注入太阳系的内部,在那里它们可以作为长周期彗星(周期超过200年)被观测到。使用动力学模拟的奥尔特云下的潮汐和61个已知的恒星遭遇的扰动效应,我们调查长周期彗星和遭遇之间的联系。我们发现,过去的遭遇是注入至少5%的目前已知的长周期彗星的原因。这是一个下限,因为已知的遭遇并不完整。虽然银河潮汐似乎在产生观测到的长周期彗星方面起着主导作用,但彗星近日点的不均匀经度分布表明存在强烈的-但尚未确定-恒星相遇或其他冲动。未来和过去最强的彗星可能是HIP 89825(Gliese 710)和HIP 14473,它们分别对长周期彗星的总流量贡献最多8%和6%。我们的研究结果表明,一个简单的代理可以很好地近似遭遇的强度,这将是方便的快速识别大数据集中的重大遭遇。我们的分析还表明,奥尔特云的人口比通常假设的要少,这将使太阳星云的质量符合行星形成理论。
2015-10-03 astro-ph.EP
The Crucial Role of Ground- and Space-Based Remote Sensing Studies of Cometary Volatiles in the Next Decade (2023-2032)
对彗星的研究为了解太阳系的诞生、婴儿期和随后的历史提供了一个独特的窗口。有强有力的证据表明,彗星合并了原始的星际物质以及处理过的星云物质,这为了解行星形成时太阳星云的组成和主要条件提供了线索。动态的新奥尔特云彗星拥有原始冰,这些冰已经从太阳储存了数千个天文单位,并且自从它们在大约4.5 Gyr前就位以来遭受了最小的热或辐射处理。周期性的、更动态演化的彗星,如哈雷型彗星和哈雷族彗星,揭示了在一系列日心距离上生活的影响,包括近日点进入太阳系内部。系统地描述这些天体的原生冰成分中的信息对于理解太阳系的形成和演化、类地行星上有机物质和水的存在、其他恒星周围原行星盘中的化学物质以及星际闯入者(如2 I/Borisov)的性质至关重要。虽然彗星会合和样品返回飞行任务可以提供对少数短周期彗星特性的显著了解,但只有遥感观测才能提供进行群体级彗星研究所需的空中能力,同时对单个彗星所能揭示的具有挑战性的科学保持敏感。在这里,我们报告了地面和太空彗星挥发物遥感的最新技术,回顾了过去十年的显着进展,阐明了地面和太空工作将解决的紧迫问题未来十年,并倡导实现这些愿望所需的技术和资源。
2020-07-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Fine-grained Material Associated with a Large Sulfide returned from Comet 81P/Wild 2
在一个财团的分析捕获的彗星81 P/野生2的彗星的彗发的大颗粒的星尘航天器,我们报告的发现领域的细颗粒材料(FGM)接触一个大的硫化物颗粒。FGM部分位于硫化物的海湾中,因此似乎在气凝胶的超高速捕获过程中基本上受到保护。一些FGM颗粒的特征与南极多孔行星际尘埃颗粒(CP-IDPs)的常见成分无法区分,包括嵌入金属和硫化物的玻璃(GEMS)和平衡聚集体(EA)。硫化物表现出令人惊讶的富Ni层状结构,这可能表明该颗粒在其形成后但在掺入Wild 2之前经历了长时间的加热事件。我们讨论了FGM的硫化物,其他野生2粒子和太阳星云的历史的关系。
2018-06-29 astro-ph.EP
Oxygen Isotopic Composition of Coarse- and Fine-grained Material from Comet 81P/Wild 2
由美国宇航局星尘任务收集的81 P/Wild 2彗星的单个颗粒大小不一,从气凝胶轨道壁上发现的小于$μ$ m的小碎片到轨道末端发现的高达数十个$μ$ m的大碎片。这颗彗星自形成以来就在海王星以外的轨道上运行,保留了完整的早期太阳系过程记录,这些记录在小行星样本中受到加热和水蚀变的影响。我们测量了从五个不同的星尘气凝胶轨道中提取的大于$\sim$ 2 $μ$ m的七个星尘碎片的O同位素组成,以及从星尘轨道壁中提取的小于$\sim$ 2 $μ$ m的63个颗粒。较大的颗粒显示出相对较窄的O同位素组成范围,这与陨石中常见的$^{16}$ O-贫相一致。迄今为止研究的许多较大的星尘碎片都具有类似球粒的矿物学特征,这与内太阳系的形成相一致。细粒材料显示出非常广泛的O同位素组成($-70<Δ^{17}$ O $<+60$),这表明怀尔德2号细粒要么是原始的外星云尘埃,要么是内太阳系成分储层的非常多样化的样本,这些储层与大量的内太阳系岩石一起增生形成了彗星怀尔德2号。
2015-06-15 astro-ph.EP
Aggregate dust particles at comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
彗星被认为保存了几乎原始的尘埃颗粒,因此提供了早期太阳星云性质的独特样本。在太阳系的形成过程中,这些尘埃的微观特性在粒子聚集中发挥了关键作用。根据对可见光和红外线远程观测的解释以及对球粒多孔行星际尘埃颗粒的研究,彗星尘埃以前被认为是由不规则、蓬松的聚集体组成的,这些尘埃被认为但未被证明起源于彗星。虽然早期任务返回的尘埃提供了81 P/Wild彗星颗粒的详细矿物学,但细颗粒聚集体成分在收集过程中发生了强烈的变化。在这里,我们报告在彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko尘埃颗粒的现场测量。颗粒是较小的细长颗粒的聚集体,具有不同尺寸的结构,表明分级聚集。选定的尺寸从1微米到几十微米的尘埃颗粒的地形图像显示出各种形态,包括致密的单颗粒和大的多孔聚集颗粒,类似于南极多孔行星际尘埃颗粒。测得的颗粒伸长与星际尘埃的推断值相似,并支持这样的想法,即这些颗粒可能代表彗星的一小部分组成部分。在随后的增长阶段,分层凝聚可能是一个主要的过程,并会产生聚集体,更容易粘在更高的质量和速度比均匀的灰尘颗粒。在67 P彗星核的近表面存在的分级尘埃聚集体也提供了一种降低尘埃层拉伸强度和帮助尘埃释放的机制。
2017-04-03 astro-ph.EP
Dust photophoretic transport around a T Tauri star: Implications for comets composition
越来越多的证据表明彗星中存在晶体物质。这些晶体被认为是在原始太阳星云的内部退火的,而彗星应该是在外部区域形成的。为了调和这两个事实,人们提出了几种迁移过程,其中一种是由电泳驱动的迁移。这项工作的主要目标是评估前主序星的辐射是否会影响盘的电泳运输。要做到这一点,我们已经实现了一个不断发展的1+1D模型的吸积盘,包括先进的数值技术,经历了随时间变化的照射,与原太阳沿前主序列的演变。使用在以前的几个作品中介绍的形式主义描述的电泳。采用这些以前的研究中使用的不透明度处方,我们发现,磁盘照射增强了电泳运输:假设一个磁盘中心孔的几个天文单位的半径不再严格要求,而需要一个特设的光蒸发的引入减少。然而,我们发现,小颗粒的残留痕迹可以通过它们对不透明度的影响来消除电泳驱动的运输。我们还证实了被输送的聚集体的热导率是一个关键参数,它可以限制甚至抑制电泳迁移,并产生一些分离效应。
2016-01-09 astro-ph.EP
The origin of the 3.4 micron feature in Wild 2 cometary particles and in ultracarbonaceous interplanetary dust particles
用红外光谱法分析了2个超碳质行星际尘埃粒子和2个彗星Wild 2粒子。我们的特点是在这些样品中的载体的3.4微米带,并比较其配置文件和CH 2/CH 3比的3.4微米带中的扩散星际介质(DISM),在不溶性有机物(IOM)从3个原始陨石,在小行星24 Themis和彗星103 P/哈特利2的昏迷。我们发现Wild 2和IDP中的3.4微米波段是相似的,但与我们比较的所有其他天体物理环境不同。IDPs和Wild 2粒子中的3.4微米带主要由CH 2基团组成,峰比陨石,小行星Themis和DISM中的峰更窄,更强。此外,羰基C=O在1700 cm-1(5.8微米)在我们的样品的光谱中的大部分的存在下,表明这些脂肪链有O键合到他们,这是非常不同的天文光谱的DISM。根据这些观测结果,我们认为IDPs和Wild 2样品中3.4 μ m波段的载流子不是来自星际,而是来自太阳星云的最外层。
2013-01-30 astro-ph.EP
Triton and Pluto: same origin but separated at birth
本文通过分析 Pluto 和 Triton 的挥发物成分及超挥发物冰线位置,论证二者建造块同源于原太阳星云邻近区域,并解释 Triton 在海王星盘中生长需其建造块更早形成的约束。
2024-06-06 astro-ph.EP
Activity and composition of the hyperactive comet 46P/Wirtanen during its close approach in 2018
超活跃彗星是一小群彗星,其活动高于预期。它们似乎比根据其核的大小应该排放更多的水,彗星46 P/Wirtanen就是其中之一。研究它的活动和成分演化,可以为它在太阳星云中的起源和形成区域提供线索。鉴于彗星46 P在2018年异常接近地球,我们的目标是研究其活动和组成的演变,作为近日点前后日心距离的函数。我们使用两台TRAPPIST望远镜,用宽带和窄带滤光片对彗星进行了近一年的监测。利用Haser模型和尘埃代用参数A($θ$)f $ρ$,计算了OH、NH、CN、C $_3$和C $_2$等5种气体组分的产生率。还用安装在8米ESO VLT上的两台光学高分辨率摄谱仪UVES和ESTERO对彗星进行了观测,以测量C和N的同位素比、氧禁线比和NH $_2$的邻对比。我们遵循了近一年的上升和下降的生产率的不同物种,以及尘埃活动的46 P的前和后近日点。相对丰度相对于CN和OH沿彗星轨道显示恒定和对称的丰度比和一个典型的彗发组成。我们确定了旋转周期的核使用高节奏的观测和长系列的CN图像在几个晚上,我们得到了一个值(9.18 $\pm$ 0.05)小时在近日点。利用46 P彗发的高分辨率光谱,我们推导出100 $\pm$ 20和150 $\pm$ 30的C和N同位素比值,以及绿-红禁氧[OI]线比值为0.23 $\pm$ 0.02。我们测得$_2$邻-对比为3.31 $\pm$ 0.03,并得出…
2023-01-26 astro-ph.EP
ALMA and GMRT Studies of Dust Continuum Emission and Spectral Lines Toward Oort Cloud Comet C/2022 E3 (ZTF)
针对外太阳星云性质研究需求,利用GMRT和ALMA观测奥尔特云彗星C/2022 E3 (ZTF),获其尘埃活动参数及甲醇的柱密度、产生率、丰度等数据,提出甲醇由甲醛连续氢化形成的结论。
2024-12-02 astro-ph.EP
The measured compositions of Uranus and Neptune from their formation on the CO iceline
冰巨星天王星和海王星的形成机制,以及它们的元素和同位素组成的起源,长期以来一直存在争议。外层原太阳星云中的固体密度太低,无法解释它们的形成,光谱观测表明这两颗行星都富含碳,氮含量非常低,它们最初形成的冰可能具有比彗星预测值更低的氘氢比,在其他行星中没有观察到无法解释的特性。在这里,我们表明,所有这些性质可以解释自然,如果天王星和海王星都形成在一氧化碳冰。由于蒸汽的扩散性再分布,这片原太阳星云的外部区域本质上具有足够的表面密度,可以由富碳固体和贫氮气体形成两颗行星,其丰度与观测值一致。富含水的内部主要来自转换的CO冰调和的D/H值的天王星和海王星的积木与彗星的价值。最后,我们的方案概括了一个众所周知的假设,即木星形成于两颗冰巨星的冰线(水雪线)上,并且可能是将这种机制推广到其他巨行星的第一步。
2014-07-09 astro-ph.EP
The spatial distribution of carbon dust in the early solar nebula and the carbon content of planetesimals
在太阳星云寒冷的外围形成的天体中,观察到固体碳质材料中存在很高比例的碳,而在类地行星区域的天体中几乎不含碳。我们研究了碳质物质在太阳从太阳星云吸积物质的过程中的命运。从彗星和行星际尘埃颗粒的尘埃成分的观测数据,并从热解实验的数据,我们构建了一个模型的组成的原始碳质材料在外部的太阳星云。我们研究的难熔和挥发性的有机成分的热解和伴随的高分子量的烃类物质向内迁移的磁盘演化的静态条件下释放。我们还研究了在剧烈的闪热事件,这被认为是负责球粒的形成过程中的碳质材料的分解和氧化。结果表明,在250 ~ 400 K温度范围内,复杂的碳氢化合物组分从固态盘物质中被去除,而无定形碳组分在1200 K温度范围内仍然存在。如果在与球粒形成相关的闪速加热过程中没有有效的碳破坏,除了水星之外,类地行星的碳丰度不会像宇宙化学研究中发现的那样低。球粒的形成似乎是一个过程,对于类地行星的物质组成中的碳含量很低是至关重要的。
2017-07-24 astro-ph.EP
Global Modeling of Nebulae With Particle Growth, Drift, and Evaporation Fronts. III. Redistribution of Refractories and Volatiles
第一个微行星的形成仍然是一个未解决的问题。粘附生长必须启动这一过程,但多项研究揭示了一系列可能减缓或停止生长的障碍,其中大部分是由于星云湍流造成的。在一个配套文件中,我们研究了这些障碍的影响模型的分形聚集体和固体,紧凑的颗粒生长在一个粘性演变的类太阳星云的湍流强度范围$α_{\rm{t}} = 10^{-5}-10^{-2}$。在这里,我们将研究这些相同模型中的磁盘组成如何随时间变化。我们发现,对流和扩散的小颗粒和蒸汽,以及径向向内漂移的较大的紧凑的颗粒和分形聚集体,自然导致不同的结果的星子组成。较大的颗粒在各种温度下碰撞破碎或部分蒸发之前,由于气体阻力,可以经历大量向内的径向迁移。这导致了内部蒸汽和外部固体中相关挥发物的增强,它们各自的蒸发前沿或“雪线”。在低$α_{\rm{t}}$的情况下,我们看到外层星云中形成了挥发性或超挥发性物质的狭窄带,这可能与ALMA看到的"鹅卵石”带有关。挥发带,向内迁移的磁盘冷却,可以持续很长的时间尺度,因为他们的气相继续平流或扩散向外跨越其蒸发锋。这些带可能是超挥发物丰富的星子形成的地方,例如罕见的富含CO和贫水的彗星;在H $_2$ O雪线外形成的巨行星可能在水中得到增强。
2022-07-26 astro-ph.EP
Volatile inventories in clathrate hydrates formed in the primordial nebula
对周围热力学条件的研究表明,笼形水合物可能存在于火星永久冻土层、土卫六表面和内部以及其他冰冷的卫星中。笼形水合物可能在太阳系的很大一部分星子中形成。因此,这些结晶固体可能是在彗星、正在形成的巨行星及其周围的卫星系统中吸积的。在这项工作中,我们使用的统计热力学模型来调查组成的笼形水合物,可能已经形成的原始星云。在我们的方法中,我们考虑了在星云冷却过程中发生的不同冰的形成顺序,这是挥发物被困在星子中的过程的合理理想化。然后,我们确定了在给定温度下形成的每个笼形水合物中客体的占有率。我们的模型的主要成分是描述的客人笼形水合物的相互作用的球形平均Kihara潜在的一组标称参数,其中大部分是拟合实验平衡数据。我们的模型使我们能够发现Kr,Ar和$_2$可以有效地被包裹在原始星云中温度高于$\sim$ 48.5 K时形成的笼形水合物中,而不是在30 K以下形成纯凝聚物。然而,我们发现,在同一时间,在这些笼形水合物的客体物种的相对丰度的测定强烈依赖于选择的参数的Kihara潜力,也对所采用的笼的大小。事实上,测试不同的潜在参数,我们已经注意到,即使是微小的分散体之间的不同的现有集可以导致不可忽略的变化,在确定挥发物中捕获的笼形水合物形成的原始星云。
2010-11-18 astro-ph.EP
Exploring refractory organics in extraterrestrial particles
在陨石和彗星中检测到的有机化合物的起源仍然是一个悬而未决的问题,其中一些可能是地球上生命的前体。本研究的目的是通过将实验室制造的难熔有机残留物的红外光谱与星尘号任务返回的彗星颗粒、行星际尘埃颗粒和陨石的光谱进行比较,在揭示外星颗粒有机材料的性质和组成方面再迈出一步。我们的研究结果加强了这样一种想法,即通过太阳星云中分子冰的高能和热处理形成难熔有机物的途径。还有一种可能是,有些有机物质在进入太阳星云之前就已经在母体分子云中形成了。研究的外星粒子的红外“有机”波段的大多数可以在实验室有机残留物的光谱中重现。我们确认在地外粒子中检测到水、腈、烃和碳酸盐,并将其与太阳星云外部区域粒子的形成位置联系起来。为了澄清物种的起源,需要高灵敏度的观测与本文所述的实验室测量相结合。因此,这项研究为地球上水和有机化合物的起源以及未来合作实验室和观测项目的动机提供了又一块拼图。
2022-07-06 astro-ph.EP astro-ph.GA
Direct evidence of multiple reservoirs of volatile nitrogen in a protosolar nebula analogue
同位素比率是理解银河核合成背景下太阳系起源和早期演化的关键。太阳系中测量到的$^{14}$ N/ $^{15}$ N同位素比值范围很大,这反映了氮的不同来源。我们直接测量了一个C $^{14}$ N/C $^{15}$ N丰度比为323 $\pm$ 30的磁盘围绕附近的年轻恒星TW Hya。这个值,这是在很好的协议与星前核测得的氮同位素比值,可能反映了主要的当今水库的氮在太阳附近。这些结果支持的模型调用新星作为主要的$^{15}$ N源,以及在其一生中向外迁移的太阳,并建议彗星采样二次,$^{15}$ N-丰富的水库在太阳系的形成。
2017-06-30 astro-ph.EP astro-ph.GA
Properties of outer solar system pebbles during planetesimal formation from meteor observations
通过分析47个年轻流星雨观测,发现长周期彗星和木星族彗星的流星体密度、尺寸分布及致密物质比例差异显著,揭示了它们分别形成于温和吸积环境与靠近太阳的碎裂环境。
2024-08-21 astro-ph.EP
Evolution of the Solar Nebula. IX. Gradients in the Spatial Heterogeneity of the Short-Lived Radioisotopes $^{60}$Fe and $^{26}$Al and the Stable Oxygen Isotopes
短寿命放射性同位素(SLRI),如$^{60}$ Fe和$^{26}$ Al可能以空间和时间不均匀的方式注入太阳星云。边缘引力不稳定盘(MGU)是形成气体巨行星所需的类型,能够快速均匀化同位素异质性,以及快速径向运输尘埃颗粒和气体穿过原行星盘。两种不同类型的新模型的MGU盘在轨道上围绕太阳质量的原恒星。第一组具有引力势球谐解中项数的变化,有效地研究了改变导致MGU盘演化的引力矩空间分辨率的影响。第二组探讨了改变Toomre $Q$稳定性参数的初始最小值的影响,从1.4到2.5的值,即,越来越不稳定的磁盘。新模型表明,基本结果在很大程度上独立于这两组变量。MGU磁盘模型鲁棒地导致SLRI的初始高度不均匀分布的快速混合,在内部($<$ 5 AU)和外部($>$ 10 AU)磁盘区域中达到$\sim$ 10%的水平,并且在中间区域中达到甚至更低的水平($\sim$ 2%),其中重力扭矩在混合中最有效。这些梯度应该对小行星中所含的SLRI和稳定氧同位素的分布具有宇宙化学意义(例如,彗星)形成的巨行星区域($\sim$ 5至$\sim$ 10 AU)相比,在其他地方形成。
2011-07-01 astro-ph.EP
Exocomets from a Solar System Perspective
系外彗星是释放气体和尘埃的小天体,它们围绕太阳以外的恒星运行。它们的存在最早是在20世纪80年代末使用光谱学检测到恒星光谱中的可变吸收特征时推断出来的。最近,通过从空间进行的测光凌日以及通过碎片盘内的远红外/毫米气体发射探测到了这些碎片。由于(外)彗星被认为含有恒星系统中最原始的物质,它们有可能为我们提供有关外太阳系早期形成和演化条件的信息。在太阳系中,彗星携带着它们形成的原行星盘环境的物理和化学记忆,提供了有关原始太阳星云过程的相关信息。本文的目的是比较太阳系彗星和系外彗星的基本成分性质。本文旨在突出共性,并讨论差异,这可能有助于所涉及的研究社区之间的沟通,也许也避免误解。外彗星的组成可能会像太阳系彗星一样根据其形成环境而变化,并且由于外彗星在空间上无法分辨,因此将它们与太阳系彗星的高保真观测进行比较时,它们构成了挑战。对主序星周围气体的观测、对“污染”白矮星大气的光谱观测和对凌日外彗星的光谱观测表明,外彗星可能与太阳系彗星有相似的成分。最近的星际访客2 I/鲍里索夫显示出类似于太阳系彗星的气体、尘埃和核特性。这提出了一个诱人的前景,即对星际彗星的观测可能有助于连接外彗星和太阳系彗星的领域。
2020-07-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Imaging of the CO Snow Line in a Solar Nebula Analog
行星在年轻恒星周围的圆盘中形成。它们的形成效率和组成与原行星盘中大量挥发物的“雪线”位置密切相关。我们目前的化学成像的CO雪线在磁盘周围TW Hya,太阳星云的模拟,使用高空间和光谱分辨率的阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)的N2 H+,活性离子存在于大量的只有在CO被冻结。N2 H+排放分布在一个大的环中,其内半径与CO雪线模型预测相匹配。提取的CO雪线半径约为30 AU,有助于评估太阳系形成动力学模型,结合行星和彗星的整体组成测量。
2013-07-29 astro-ph.EP astro-ph.SR
Clues on the importance of comets in the origin and evolution of the atmospheres of Titan and Earth
地球和土卫六是两个相距甚远的行星体。尽管如此,它们大气层的化学成分显示出共同的迹象,表明它们是由吸积作用以及彗星物质的原位加工产生的。这是值得注意的,因为当地球形成在圆盘的内部时,可能是由贫氧的岩石星子吸积而成,并表现出与顽火辉石类似的化学性质,而泰坦则是在土星的亚星云中由富含氧气和挥发物的天体形成的,称为彗星。从宇宙化学和天体生物学的角度来看,对地球和土卫六上的H、C、N和O同位素的研究可能是破译这两个行星体形成早期阶段过程的关键。本文的主要目标是量化这两个行星体的化学演化的可能方式,特别是它们早期大气中CO和N2的丰度。为了做到这一点,土卫六和地球的原始大气和演变已经从热力学的角度进行了分析。最相关的化学反应,涉及这些物种,并可能在其早期阶段的重要进行了讨论。然后,我们解释了本研究的结果,根据卡西尼-惠更斯任务对这些物种及其同位素所获得的结果。鉴于H、C、N和O优先从形成我们星球的内盘物质中耗尽,它们的同位素分馏的相似性,以及随后地球和泰坦大气的密切演化,都指向地球大气的彗星起源。因此,我们的方案也支持的关键作用,后期单板(彗星和富含水的碳质小行星)丰富的挥发性成分的地球在晚期重轰炸的类地行星。
2011-02-21 astro-ph.EP physics.space-ph
Ionic emissions and activity evolution in comet C/2020 F3 (NEOWISE): Insights from long-slit spectroscopy and photometry
本研究利用 TRAPPIST-North 测光和 HCT 长狭缝光谱观测彗星 C/2020 F3 (NEOWISE),测定了其近日点后的气体产率、离子发射及自转周期,发现其形成于约 50-70 K 的寒冷外太阳星云。
2025-07-29 astro-ph.EP
Tracing the Ingredients for a Habitable Earth from Interstellar Space through Planet Formation
我们使用C/N比作为生命关键成分向新生陆地世界传递的监测器。总元素C和N的含量,和它们的比例,检查的星际介质,彗星,陨石和类地行星,我们包括一个更新的估计散装硅酸盐地球(C/N = 49.0 +/- 9.3)。使用磁盘化学的动力学模型,和原始分子的升华/冷凝温度,我们建议,有机冰和大分子(耐火材料或碳质尘埃)的有机材料是可能的初始C和N载体。盘中的化学反应可以产生约1-12的星云C/N比,与彗星的C/N比相当,而星子的C/N比估计较低。C/N比的增加被跟踪之间的挥发分丰富的原始机构和较大的挥发分亏损的对象进行热/增生变质。因此,在类地行星上所吸积的主要物质的C/N比应该比在碳质陨石或彗星上所看到的要高。在行星形成过程中,我们探讨的情况下,导致进一步的挥发性损失和相关的C/N变化,由于核心的形成和大气逃逸。关键的过程包括大气中氮的相对富集和地核优先固碳。因此,高C/N BSE比最好通过热处理物体的吸积以及随后的大规模大气损失来满足。如果核心中的挥发性隔离是有效的,那么这两种效应必定更加深刻。这些过程的随机性暗示,生物圈必需物质的表面/大气丰度可能是可变的。
2015-07-16 astro-ph.EP
Amino Acids in Comets and Meteorites: Stability under Gamma Radiation and Preservation of Chirality
太阳系天体中的氨基酸可能在导致地球生命起源的化学过程中发挥了关键作用。我们目前的实验室研究测试对γ辐射光解的氨基酸的稳定性。目前地球生物化学的蛋白质中使用的左旋形式的所有20种手性氨基酸都在固态下接受了3.2 MGy剂量的伽马辐射,这相当于1.05x109年内彗星和小行星中放射性核素衰变产生的剂量。对于每种氨基酸的辐解度和放射外消旋度通过差示扫描量热法(DSC)和旋光色散(ORD)光谱测量。根据这些测量,确定了每种氨基酸的辐解速率常数kdsc和放射外消旋速率常数krac,并外推到14 MGy的剂量,这相当于4.6x109年(太阳系的年龄)内天然放射性核素衰变对彗星和小行星中所有有机分子的预期总剂量。结果表明,所有的氨基酸研究可以生存的辐射剂量为14 MGy的显着数量,虽然他们的一部分是在辐解过程中丢失。类似地,伴随辐解的辐射外消旋化过程也不会消除手性。辐解和放射外消旋速率常数的知识可以允许从今天在碳质方解石中发现的浓度开始计算太阳系形成时氨基酸的原始浓度。对于某些氨基酸,太阳前星云中的浓度可能比目前在陨石中观察到的高出6倍。
2010-07-26 astro-ph.EP physics.bio-ph q-bio.OT
The ALMA-PILS survey: The sulphur connection between protostars and comets: IRAS 16293-2422 B and 67P/Churyumov-Gerasimenko
通过比较类似的低质量原恒星和我们的原太阳星云-彗星的残余物,我们可以拼凑出太阳系的进化历史。含硫分子可能是挥发性和难熔性组分共同演化的独特示踪剂。利用大规模无偏原恒星干涉谱线巡天(PILS)的ALMA波段7数据,对IRAS 16293-2422 B的60 au外盘状结构中的含硫分子进行了搜索,并与Rosetta上ROSINA仪器的67 P/C-G数据进行了比较。SO $_{2}$、SO、OCS、CS、H $_{2}$ CS、H $_{2}$ S和CH $_{3}$ SH等物质通过其至少一种针对IRAS 16293-2422 B的同位素体检测。搜索揭示了OC $^{33}$ S对这个源的第一次检测和C $^{36}$ S对低质量原恒星的试探性第一次检测。数据显示,与67 P/C-G相比,IRAS 16293-2422 B含有比H $_{2}$ S多得多的OCS;同时,SO/SO $_{2}$比率在两个靶标之间非常一致。IRAS 16293-2422 B的CH $_{3}$ SH/H $_{2}$ CS比值在我们太阳系的范围内(相差0.7-5.3倍)。这表明,在系统的初始崩溃的紫外线辐射水平可能有所不同,并可能更高的IRAS 16293-2422 B由于其二进制的性质,从而将更多的H $_{2}$ S转化为OCS。这是否也促进了含硫复杂有机物的形成,仍有待最终检验。IRAS 16293…
2018-02-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR