Ambipolar diffusion and the molecular abundances in prestellar cores
我们研究磁超临界和亚临界星前核之间的分子丰度的差异,进行三维非理想磁流体动力学(MHD)模拟与不同的密度和磁场强度,和后处理的结果与时间相关的气体颗粒化学代码。大多数分子物种显示出显着更多的中心耗尽在亚临界模型,由于崩溃的持续时间较长。然而,直接可观察到的量-分子与氢柱密度比-通常太相似,观测数据无法区分模型。的配置文件的N $_2$ H $^+$和HC 0 $^+$显示超临界和亚临界模型的尺度上的$0.01 \, {\rm pc}$,这可能会允许这两种情况下进行区分的定性差异。然而,这需要氢柱密度的知识,这是不能直接测量的,并且来自辐射转移建模的预测线强度分布对于这些分子是相似的。其他经常观察到的物质,如HCN和CH $_3$ OH,其谱线强度分布在不同的模型之间差异更大,因此更有希望作为云坍缩机制的示踪剂。
2019-07-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
Chemical Variation among Protostellar Cores: Dependence on Prestellar Core Conditions
热科里诺化学和暖碳链化学(WCCC)是由恒星形成核心中的气体-颗粒相互作用驱动的:在冰幔中形成复杂有机分子(COMs)的自由基-自由基重组反应,CH $_4$和COMs的升华,以及随后的气相反应。这些化学特征预计将取决于冰地幔的组成,这是设置在星前阶段。我们计算了气体颗粒化学反应网络,考虑了成星核中的层状冰幔结构,以研究热科里诺化学和WCCC如何依赖于引力坍缩开始之前的静态相的物理条件。我们发现,温度越低,静止相的消光越低,静止相的时间越长,WCCC越活跃。热可里诺化学对静止相条件的依赖性更为复杂。虽然CH $_3$ OH在较暖的静态相模式中的丰度较低,但由于COMs的形成途径不同,因此在这些暖的静态相模式中,一些COMs有效地形成。如果视觉消光较低,则光解使COM在静态阶段不太丰富。然而,一旦崩溃开始,视觉消光增加,COM可以有效地形成。静态阶段的持续时间不会在很大程度上影响COM丰度。原型热corino和混合源之间的化学多样性,其中COMs和碳链都相当丰富,可以解释星前条件的变化。然而,在我们的模型中,很难再现原型WCCC源中的气体COMs的不足。
2020-06-21 astro-ph.GA astro-ph.SR
Physical properties and chemical composition of the cores in the California molecular cloud
我们的目标是揭示加州分子云(CMC)核心的物理性质和化学组成,以便更好地了解恒星形成的初始条件。我们用Herschel数据制作了一个高分辨率的柱密度图(18.2”),并用\textsl{fellwalker}算法提取了CMC中岩心的完整样本。我们进行了新的单点观测的分子线90 GHz附近的IRAM 30米望远镜沿主灯丝的CMC。此外,我们还进行了数值模拟的化学演化的核心下的物理条件。我们提取了300个核心,其中33个是原恒星核心,267个是无星核心。星前核约占无星核的51%(137/267)。三个核心有可能演化成高质量恒星。星前核质量函数(CMF)可用对数正态形式拟合。星前CMF的高质量端表现出幂律形式,其指数$α=-0.9\pm 0.1$比银河场恒星质量函数的指数浅。结合星前核到恒星的质量转换效率($15\pm 1\%$)和5.5%的核形成效率(CFE),我们认为CMC的整体恒星形成效率约为1%.在IRAM 30 m望远镜单点观测中,发现6个岩心的剖面呈蓝斜,4个岩心的剖面呈红斜。原星核的[ $\rm {HCO}^{+}$ ]/[HNC]和[ $\rm {HCO}^{+}$ ]/ $\rm [N_{2}H^{+}]$比星前核高,可作为化学钟。用线性观测得到的岩心最佳化学年龄为$\sim 5\times 10^4$ ~年。
2019-03-12 astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA observations of two massive and dense MALT90 clumps
我们报告阿塔卡马大毫米阵列观测3毫米尘埃连续发射和线发射,在HCO $^{+}$,H $^{13}$ CO $^{+}$,N $_{2}$ H $^{+}$和CH $_{3}$ CN,对两个大规模和密集的团块(MDC)在早期,但不同的演化阶段(星前和原恒星),其目的是调查其在$\sim$ 1 $\arcsec$的角尺度的碎片特征。在星前团块中,我们探测到10个致密结构(核心),半径为1200 ~ 4500 AU,质量为1.6 ~ 20 M $_\odot$。这些核心的一半表现出反P-Cygni配置文件在HCO $^{+}$和subvirialized表明,他们正在经历崩溃。在原恒星团附近,我们探测到一个质量为119~M $_\odot$的中心核,它具有很强的质量下降速率,还有9个质量较小的核,质量从1.7 ~ 27~M $_\odot$,半径从1000 ~ 4300 AU。CH $_{3}$ CN自转温度分别由原恒星团的8个核和星前团的3个核导出。星前星团内的核心比原恒星团内的核心具有更小的线宽和更低的温度。星前星团的核心总质量占星团质量的比例($\sim$ 6\%)小于原恒星星团($\sim$ 2 3\%)。我们的结论是,我们正在目睹的致密气体在全球崩溃的MDCs的演变;星前集群说明的初始阶段的碎片,窝藏的核心是单独崩溃,和原恒星集群反映了一个较晚的阶段,其中相当一部分的气体已被…
2020-01-07 astro-ph.GA
A large (~1 pc) contracting envelope around the prestellar core L1544
星前核是类太阳恒星的诞生地,它是由组成分子云的行星结构的碎片形成的,它们必须至少部分地继承分子云的运动学。此外,当它们处于引力坍缩的边缘时,它们会显示出亚音速坠落运动的迹象。这些运动的延伸程度取决于坍缩是如何发生的,这在很大程度上仍然是未知的。我们想研究围绕着原型星前核心L1544的包层的运动学,研究云核连接。为了达到我们的目的,我们在一个大的映象中观测到了$\rm HCO^+$(1-0)跃迁。\hcop预计在包络中是丰富的,使其成为源中大尺度运动学的理想探针。我们通过非局域热平衡辐射转移模拟了尘埃峰处的光谱。为了重现尘埃峰的光谱,需要一个大的($\sim 1\, \rm pc$)包层,具有低密度(最多数十个$\rm cm^{-3}$)和收缩运动,向内的速度为$\approx 0.05\,\rm km \, s^{-1}$。我们使用Hill 5模型拟合数据立方体,该模型实现了一个简单的模型{用于沿视线的光学深度和激发温度分布},以获得下落速度的地图。这表明,下落运动被延长,典型值在$0.1-0.2\,\rm km \, s^{-1}$范围内。我们的研究结果表明,收缩运动延伸的核心周围的扩散信封,这是一致的,最近的磁场测量的源,这表明信封是磁超临界。
2022-10-24 astro-ph.GA
Quantum mechanical simulations of the radical-radical chemistry on icy surfaces
星际复杂有机分子(iCOMs)的形成是天体化学研究的一个热点。试图重现观测结果的一个主要范例假设,iCOM是在覆盖星际尘埃颗粒的冰盖上形成的,这是自由基-自由基耦合反应的结果。我们调查iCOMs形成的冰面上通过计算量子力学方法。特别地,我们研究了CH $_3$ + X体系的偶联反应和直接夺氢反应(X = NH $_2$,CH $_3$,HCO,CH $_3$ O、CH $_2$ OH)和HCO + Y(Y = HCO、CH $_3$ O、CH $_2$ OH),加上CH $_2$ OH + CH $_2$ OH和CH $_3$ O + CH $_3$ O系统。我们计算了这些反应的活化能势垒以及所有研究的自由基的结合能,通过密度泛函理论(DFT)计算两个冰水模型,由33和18个水分子。然后,我们估计每个反应的效率,使用的反应活化能,解吸能和扩散能和Eyring方程推导的动力学。我们发现表面上的自由基--自由基化学并不像通常认为的那样简单。在某些情况下,直接H提取反应可以与自由基-自由基耦合竞争,而在其他情况下,它们可能包含大的活化能。具体而言,我们发现,(i)乙烷,甲胺和乙二醇是唯一可能的产品的相关自由基-自由基反应;(ii)乙二醛,甲酸甲酯,乙醇醛,甲酰胺,二甲醚和乙醇的形成可能是在竞争中与各自的H-抽象产品,和(iii)乙醛和过氧化二甲基似乎不可能的粮食表面产品。
2022-01-26 astro-ph.GA
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
Survey of Complex Organic Molecules in Starless and Prestellar Cores in the Perseus Molecular Cloud
该研究对英仙座分子云中35个无星核和恒星前核进行复杂有机分子巡天,发现甲醇和乙醛等广泛存在,使冷核中COM探测统计翻倍,表明COMs在恒星形成前的气体中普遍存在。
2024-08-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Discovery of interstellar ketenyl (HCCO), a surprisingly abundant radical
我们用IRAM 30米射电望远镜对9个暗云进行了射电天文观测。我们提出了第一次在太空中的乙烯基自由基(HCCO)的无星核心狼疮-1A和L483的分子云,并检测到相关分子乙烯酮(H2 CCO)和乙醛(CH 3CHO)在这两个来源和3个额外的暗云。我们还报告了在9个目标源中检测到甲酰基自由基(HCO)和在4个观察到的源中检测到丙烯(CH 2CHCH 3),这显著地扩展了已知存在这些分子的乌云的数量。我们得出的光束平均柱密度HCCO的5e 11 cm-2的狼疮-1A和L483,这意味着,烯酮自由基是10倍,丰富的比烯酮在这些来源。发现的HCCO的不可忽略的丰度意味着必须有一个强大的形成机制,能够通过与中性原子的反应来抵消这种自由基的有效破坏。HCO的柱密度为(0.5-2.7)e12 cm-2,CH 2CHCH 3的柱密度为(1.9-4-2)e13 cm-2,在检测到这些物质的来源中非常均匀,证实了它们在暗云中的普遍存在。冷暗云的气相化学模型可以再现观测到的HCO丰度,但不能解释在狼疮-1A和L483中存在的HCCO以及丙烯的高丰度。根据这些新的观测结果,冷乌云的化学性质需要修改。
2015-04-22 astro-ph.GA
Formation of Complex Molecules in Prestellar Cores: a Multilayer Approach
我们提出的复杂的有机分子(COM)的化学建模的结果在典型的条件下的星前核。我们利用先进的气体颗粒天体化学模型,更新了气相化学,采用多层方法来研究冰表面化学,并根据Minissale等人最近的实验对反应解吸进行了最新处理。与化学模型,径向配置文件的分子,包括COM计算的情况下,典型的星前核L1544在时间尺度时,CO的建模耗尽因子变得等于所观察到的。我们发现在L1544中可以有效地形成COMs,直到10(-10)wrt的分数丰度。总氢原子核。许多COM的丰度,如CH 3 OCH 3,HCOOCH 3,和其他峰值在类似的径向距离约2000-4000 AU。COMs的气相丰度取决于反应脱附的效率,而反应脱附的效率又取决于冰地幔外层单层的组成。在星前核中,地幔的外层单层可能包括大部分CO及其氢化产物,这可能会增加反应解吸的效率,根据Minissale等人(2016),并使COMs的形成在星前核的典型条件下有效,尽管这一假设尚未得到实验证实。羟基自由基(OH)在COMs的气相化学中起着重要的作用,值得进一步深入研究。
2017-05-12 astro-ph.GA
First experimental confirmation of the CH3O + H2CO -> CH3OH + HCO reaction: expanding the CH3OH formation mechanism in interstellar ices
迄今为止,在固相中H原子与CO的连续加成一直被认为是在暗分子云中形成甲醇的主要途径。然而,最近的星际冰的蒙特卡罗模拟替代地提出了自由基-分子H原子提取反应CH 3 O + H2 CO-> CH 3OH + HCO,除了CH 3 O + H -> CH 3OH之外,作为在这些环境中形成CH 3OH的非常有希望的和可能占主导地位的(70 - 90%)最终步骤。在这里,我们通过实验研究H2 CO和D2CO冰上的氢化反应,比较了这两个步骤导致甲醇的贡献,这确保了两种情况之间的可比起点。实验是在真空度为10:1和30:1的H:H2 CO(或D2CO)流量比下进行的。在部分氘代的情况下,自由基-分子途径CHD_2O + D_2CO-> CHD_2OD + DCO,在D-提取过程中的同位素效应显著地阻碍,并且因此可以用作探测该步骤的效率的手段。我们观察到一个显着较小的产量D2CO + H产品相比,H2 CO + H,这意味着CH 3 O诱导的提取路线必须发挥重要作用,在星际冰中的甲醇的形成。反射-吸收光谱(RAIRS)和程序升温解吸-四极杆质谱(TPD-QMS)分析被用来量化冰中的物种。两种分析技术都表明,在10 - 16 K区间内,提取路线的贡献率约为80%,这与Monte Carlo结论一致。另外的H2 CO + D实验证实了这些结论。
2022-05-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
Multilayer modeling of porous grain surface chemistry I. The GRAINOBLE model
冰水的地幔,与CO,H2CO和CH3OH混合,在所谓的星前核心阶段形成。此外,自由基也被认为是在颗粒表面形成的,并在后来的原恒星演化的升温阶段反应形成复杂的有机分子。我们的目的是研究形成的粮食地幔在星前核心阶段和丰富的H2CO,CH3OH,和自由基被困在他们。我们开发了一个宏观统计多层模型,该模型遵循随时间形成的颗粒地幔,并且包括可能增加被困在地幔中的自由基数量的两种效应:i)在地幔形成的每个时间,只有表面层是化学活性的,而不是整个主体,以及ii)颗粒的多孔结构允许捕获反应性颗粒。该模型考虑了H、O和CO形成的中性物质(例如水、CO、甲醛和甲醇)以及几个自由基的网络。我们运行了一个大型网格模型来研究地幔多层性质和颗粒多孔结构的影响。此外,我们还探讨了其他关键参数的不确定性对地幔成分的影响。我们的模型预测相对较大丰度的自由基。此外,多层的方法使得它有可能遵循的化学分异内的粮食地幔,表明地幔是远远不是均匀的。例如,甲醇主要存在于地幔的外层,而CO和其他活性物质则被困在内层。整个地幔的组成取决于星前核的密度和年龄,以及一些微观参数。与观测结果的比较使我们能够限制一些参数的值,并提供一些指示的物理条件在冰的形成。
2011-12-01 astro-ph.GA
Revisiting the reactivity between HCO and CH$_3$ on interstellar grain surfaces
星际复杂有机分子的形成目前被认为是由星际冰颗粒表面上的自由基之间的无势垒耦合所控制的。先前关于CH $_3$和HCO在无定形水表面上的反应性的标准DFT结果表明,通过冰的水分子辅助的从HCO到CH $_3$的H转移形成CH $_4$ + CO是主要通道。然而,所采用的双自由基的电子结构的描述(即,CH $_3$ /HCO)系统不充分(无对称性破缺(BS)方法)。在这项工作中,我们通过BS-DFT在气相和一个水分子模拟的冰的作用,重新审视原来的结果。结果表明,采用BS-DFT是强制性的正确描述双自由基系统。在单个水分子存在下,水辅助氢转移表现出较高的能垒。相反,CH $_3$ CHO的形成被发现是无屏障的。然而,从HCO到CH $_3$的直接H转移提供CO和CH $_4$的能量势垒非常低,因此是自由基偶联的潜在竞争通道,并且表明,此外,原始工作的物理见解仍然有效。
2020-02-14 astro-ph.GA physics.chem-ph
G11.92-0.61-MM2: A Bonafide Massive Prestellar Core?
大质量恒星形成的核心吸积模型需要稳定的大质量无星核心的存在,但这种物体的强大观测实例已被证明是难以捉摸的。我们报告亚角秒分辨率SMA 1.3毫米,1.1毫米,和0.88毫米和VLA 1.3厘米的观测一个优秀的大质量无星核心候选人,G11.92-0.61-MM 2,最初确定在GLIMPSE扩展绿色物体(EGO)的研究过程中。距离附近的MM 1原恒星热核心约7.2”,MM 2是一个强大、紧凑的尘埃连续源(亚毫米光谱指数α =2.6+/-0.1),但没有恒星形成的指示。与MM 1相比,MM 2没有脉泽,没有厘米连续谱,并且在SMA观察到的~24 GHz带宽内没有(亚)毫米波长线发射,包括N2 H+(3-2),HCO+(3-2)和HCN(3-2)。此外,没有证据表明MM 2导致外流。MM 2的亚毫米波段光谱能量分布与尘埃温度17-19 K、光度5-7 L_sun的关系最好。根据其尘埃连续辐射推断,MM 2的综合物理性质非常极端:在半径<1000 AU的范围内,M>30 M_sun,N(H2)>10^25 cm^-2,n(H2)>10^9 cm^-3。将我们的SMA观测结果与气体-颗粒化学模型得出的分子丰度极限进行比较,发现需要在极密(n(H)>>10^8 cm^-3)、低温(<20 K)条件下才能解释观测到的(亚)毫米线发射的缺失,这与尘埃连续谱的结果一致。我们的数据表明,G11.92-0…
2014-10-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation of COMs through CO hydrogenation on interstellar grains
乙醛、乙二醇和甲酸甲酯是在暗分子云中观察到的复杂有机分子。由于没有有效的气相路线来产生这些物质,因此预计存在不需要高能处理的低温表面路线。低温CO加氢实验表明,情况确实如此。乙二醛可以通过两个HCO基团的重组形成,然后进一步氢化。在这里,我们的目标是通过这种寒冷和黑暗的形成路线来限制星际尘埃颗粒表面上的甲酸甲酯,乙醇醛和乙二醇的形成。我们还探讨了初始气相组成和尘埃温度上的晶粒地幔成分的依赖性。基于速率常数和分支比的量子化学计算,建立了一个完整的CO加氢反应网络。该网络与微观动力学蒙特卡罗模拟结合使用,以模拟冰化学,考虑到所有的位置信息。在对CO加氢实验的模型进行基准测试后,进行了分子云条件下的模拟。COM在我们研究的所有星际条件下都能形成,即使温度低至8 K。这是因为当HCO自由基彼此靠近形成并且不需要扩散时,可以发生HCO + HCO反应。形成相对低丰度的甲酸甲酯。最终COM丰度更多地取决于H-CO比,而较少地取决于温度。只有在16 K以上,CO的积累效率较低,温度才开始发挥作用。分子氢主要通过表面上的夺取反应形成。我们的模拟与观察到的COM比率已在低温下形成的地幔。
2020-01-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Non-Equilibrium Chemistry of Dynamically Evolving Prestellar Cores: I. Basic Magnetic and Non-Magnetic Models and Parameter Studies
我们结合动力学和非平衡化学模拟不断发展的星前分子云核心,并探讨在收缩的核心分子丰度的演变。我们模型的磁芯,具有不同程度的初始磁支持,和非磁芯,具有不同的崩溃延迟时间。我们探索,通过参数研究,在不断变化的分子丰度,包括元素的C/O比,温度和宇宙射线电离率的各种模型参数的竞争效应。我们发现,不同的模型显示其最大的定量差异的核心的中心,而外层,这是发展较慢,有丰富的严重退化之间的不同动力学模型。在一个固定的演化阶段(中心密度),不同的模型有一个大范围的可能的丰度值,这表明在星前核的化学分化的巨大潜力。然而,不同的模型之间的退化,与其他模型参数引起的不确定性,使得它很难区分动力学模型。为了解决这些困难,我们确定特定分子之间的丰度比,其测量将具有最大的潜力,在这里检查的不同模型之间的歧视。特别是,我们发现,NH3和CO之间的比率; NH 2和CO; NH3和HCO+是敏感的演化时间尺度,和HCN和OH之间的比率是敏感的C/O比。最后,我们证明,测量的中心偏差(中央耗尽或增强)的某些分子的丰度是很好的指标的核心的动态。
2012-04-26 astro-ph.GA
Nascent chemical complexity in prestellar core IRAS 16293E: complex organics and deuterated methanol
本研究首次在前恒星核IRAS 16293E中探测到多种复杂有机分子和氘代甲醇,通过观测计算其激发温度、柱密度和丰度比,发现其化学特征与原恒星及彗星相似,支持前恒星核坍缩过程中COMs化学再处理有限的结论。
2025-08-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Reactivity of HCO with CH3 and NH2 on Water Ice Surfaces. A Comprehensive Accurate Quantum Chemistry Study
星际复杂有机分子(iCOMs)可以粗略地定义为至少有六个原子的化合物,其中至少一个是碳。在恒星形成区域对iCOMs的观测表明,它们含有分子形式的重要部分碳,可用于合成更复杂的,甚至是生物分子。因此,iCOM是空间分子复杂性增加的主要参与者,它们可能在地球生命的起源中发挥了作用。了解iCOMs是如何形成的,对于预测星际介质中最终的有机化学性质是相关的。一种可能性是,它们是在星际颗粒冰冷的表面上合成的,通过先前形成的自由基的重组。本文采用量子化学模拟的方法研究了HCO与CH_3/NH_2在颗粒冰表面的反应性。我们的目标是使用不同的计算方法和模型对结冰表面进行系统的研究。具体地说,DFT计算已经用CASPT 2和CCSD(T)方法进行了基准测试,并且已经用1,2,18和33个H2O分子的团簇模型模拟了冰盖,其中考虑了不同的反应位点。我们的研究结果表明,HCO + CH 3/NH 2反应,如果他们真的发生,有两个主要的竞争通道:形成iCOMs CH 3CHO/NH 2CHO,或形成CO + CH 4/NH3。这两个通道要么是无势垒的,要么存在相对低的能垒($\leq$ 10 kJ/mol等于约1200 K)。最后,我们简要讨论了这些发现的天体物理意义。
2019-09-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation of Complex Organic Molecules in Prestellar Cores: The Role of Non-Diffusive Grain Chemistry
本研究用MONACO模型模拟前恒星核L1544,首次同时再现多种含氧复杂有机分子的气相和冰相丰度,揭示非扩散颗粒化学及化学解吸的关键作用。
2025-07-10 astro-ph.GA
Studying the chemical and kinematical structures of dense cores TMC-1C, L1544, and TMC-1 in the Taurus molecular cloud using the CCS and NH3 observations
测量星前核的化学和运动学结构对于更好地理解恒星形成过程至关重要。在这里,我们研究了金牛座分子云的三个星前核(TMC-1C,L1544和TMC-1)的硫代亚乙烯基(CCS)自由基和氨(NH3)分子与卡尔G。Jansky甚大阵列望远镜在D,C和CNB配置。我们的主要结果是基于CCS观测的TMC-1C核心,显示复杂的结构。空间偏移相对于粉尘排放中观察到CCS自由基。在尘埃峰周围的一个很宽的区域内,通过CCS自由基发现了向内的运动。我们计算了入流速度,并测量了核心内的湍流。湍流是亚音速的。我们得到维里参数α < 1。因此,热运动和非热运动都不能阻止塌缩。CCS和NH3的空间不相干性从这些核心的积分强度图中观察到,这表明这些分子跟踪不同的环境的核心。我们比较了CCS的积分通量密度与以前的单碟数据,发现少量的通量恢复在干涉观测,表明存在显着的漫发射在有利的条件下产生CCS。
2022-08-01 astro-ph.GA
From Prestellar to Protostellar Cores II. Time Dependence and Deuterium Fractionation
我们调查的分子演化和D/H丰度比,发展作为恒星形成的收益从致密云核心的原恒星核心,通过求解气体颗粒反应网络应用到1-D辐射流体动力学模型与下落流体包裹。气体和冰地幔物种的空间分布计算在第一个核心阶段,并在一个原恒星诞生后的时间。气相甲醇和甲烷比CO更丰富的半径$r\lesssim 100$ AU在第一个核心阶段,但随着时间的推移逐渐减少,而更大的有机物种的丰度增加。当复杂的有机分子有效地形成时,对于在后期阶段落入的那些流体包裹来说,预热阶段的寿命更长。不饱和碳链的形成(热碳链化学)在后期也更有效;与CH $_4$反应形成碳链的C $^+$随着包膜密度的降低而增加。大的有机分子和碳链是强烈的氘代,主要是由于高的D/H比在母体分子,确定在冷相。我们还扩展了我们的模型,简单地模拟化学拱盘,通过暂停1-D的流体包裹在恒定的磁盘半径的下降。物种CH $_3$ OCH $_3$和HCOOCH $_3$的丰度增加在$10^4-10^5$年在固定的温暖的温度;两者也有很高的D/H比。
2012-10-16 astro-ph.GA
First ALMA maps of HCO, an important precursor of complex organic molecules, towards IRAS 16293-2422
甲酰基HCO被认为是许多复杂有机分子如甲醇(CH $_3$ OH)或乙醇醛(CH $_2$ OHCHO)的基本前体。使用ALMA,我们已经映射,第一次在高角分辨率($\sim$ 1 $^{\prime\prime}$,$\sim$ 140 AU),HCO对太阳型原恒星二进制IRAS 16293 $-$ 2422,在那里许多复杂的有机分子以前已经检测到。我们还检测到化学相关物质H $_2$ CO、CH $_3$ OH和CH $_2$ OHCHO的几个品系。观测结果显示,这两颗原恒星发出致密的HCO辐射。线轮廓也显示红移吸收产生的前景材料的环联信封,是对原恒星的下落。此外,IRAM 30米单碟数据揭示了一个更广泛的HCO组件所产生的共同环双星信封。所观察到的分子丰度和我们的化学模型之间的比较表明,而扩展的HCO从信封可以形成通过气相反应期间的冷塌缩的出生的核心,HCO在热corinos周围的原恒星主要是形成由CO的氢化表面上的尘埃颗粒和随后的热解吸在原恒星阶段。尘埃颗粒中HCO的衍生丰度高到足以通过表面化学有效地产生更复杂的物质,例如H $_2$ CO、CH $_3$ OH和CH $_2$ OHCHO。发现CH $_2$ OHCHO的主要生成途径是HCO与CH $_2$ OH的反应。
2018-11-05 astro-ph.GA
Chemical desorption versus energy dissipation: insights from ab-initio molecular dynamics of HCO formation
分子云是银河系中恒星形成的寒冷区域。它们富含相当复杂的分子。这些分子中的许多被认为是在渗透银河系的星际亚微米大小的尘埃颗粒的冰冷表面上合成的。在10 K的温度下,热解吸是无效的,因此,为什么这些分子会在冷气体中被发现,这让天文学家们困惑了多年。当前模型的假设,称为化学解吸,是由在晶粒表面的化学反应释放的分子形成能量被部分吸收的晶粒和剩余的一个原因喷射到气体中的新形成的分子。在这里,我们报告了一个准确的从头算分子动力学模拟,旨在研究的命运的第一个反应的H加成链上CO,CO + H $\rightarrow$ HCO,发生在一个结晶冰表面模型释放的能量。我们表明,约90%的HCO形成能量被注入到第一皮秒的冰,离开HCO的能量含量(10-15 kJ摩尔$^{-1}$)超过一个因素比它的吸附能(30 kJ摩尔$^{-1}$)低两个。因此,在协议与实验室实验中,我们得出结论,化学解吸是无效的这个特定的系统,即H + CO结晶冰。我们怀疑这种行为是相当普遍的,当处理氢键,这是负责的凝聚能的冰地幔和吸附物的相互作用,作为HCO自由基,即使特设的模拟需要得出具体的结论对其他系统。
2020-04-24 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.chem-ph
A sensitive 3 mm line survey of L483: a broad view of the chemical composition of a core around a Class 0 object
我们提出了一个IRAM 30米线测量的致密芯L483在3毫米波段。我们检测到71种分子(140种包括不同的同位素),其中大部分存在于寒冷和静止的环境云中。在检测到的分子中特别感兴趣的是HCOOH的顺式异构体,复杂的有机分子HCOOCH 3,CH 3 OCH 3和C2 H5 OH,各种碳链,氮氧化物如N2 O,和饱和分子如CH 3SH。一般来说,L483中的分数分子丰度系统地低于TMC-1(特别是碳链),倾向于高于L1544和B1-b,并且与L1527中的相似。除了TMC-1中碳链过剩之外,我们发现L483与TMC-1和L1544等无星/星前核没有明显的化学差异,尽管它确实与IRAS 16293-2422等0类热科里诺源有化学差异。这一事实表明,一些0级源的环境云的化学成分可能在很大程度上继承了暗云的无星/星前阶段。我们还推导出各种分子的同位素比,其中一些显示同位素异常,如极端耗尽13 C的两个同位素之一的c-C3 H2,急剧富集18 O的SO和HNCO(SO也主要富集在17 O),和不同的丰度的两个13 C取代的物种的C2 H和两个15 N取代的物种的N2 H+。我们报告的第一个检测空间中的一些次要的同位素,如C-C3 D。详尽的化学表征L483在这里,连同其他星前和原恒星源的类似研究,应该使我们能够确定的主要因素,调节的化学成分的核心沿低质量的原恒星的形成过程。
2019-05-30 astro-ph.GA
Infall Signatures in a Prestellar Core embedded in the High-Mass 70 $μ$m Dark IRDC G331.372-00.116
使用银河平面调查,我们已经选择了一个大规模的(1200 M $_\odot$),冷(14 K)3.6-70 $μ$ m黑暗IRDC G331.372-00.116。这个IRDC有可能形成高质量恒星,鉴于目前没有恒星形成的特征,它似乎代表了高质量恒星形成的最早阶段。我们已经映射了整个IRDC与阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)在1.1和1.3毫米的尘埃连续谱和线发射。尘埃连续体揭示了分布在IRDC的22个核心。在这项工作中,我们分析了质量最大的核心ALMA 1的物理性质,它在CO(2-1),SiO(5-4)和H PDMATHAMO CO(3-2)线中没有检测到分子流出。该核心相对较重($M$ = 17.6 M $_\odot$),亚维里化(维里参数$α_{vir}=M_{vir}/M=0.14$),几乎不受湍流影响(跨音速马赫数1.2)。使用HCO $^+$(3-2)线,我们在相对巨大的星前核心(ALMA 1)中首次检测到下沉特征,该核心有可能形成高质量恒星。我们估计一个$^{-1}$的下落速度为1.54 km/s,高吸积速率为1.96 $\times$ 10 $^{-3}$ M $_\odot$ yr $^{-1}$ . ALMA 1正在迅速崩溃,脱离维里平衡,更符合竞争性吸积的情况,而不是湍流核心吸积模型。另一方面,ALMA 1的质量$\sim$比团块的金斯质量大6倍,处于…
2018-05-04 astro-ph.GA
Sampling Molecular Gas in the Helix Planetary Nebula: Variation in HNC/HCN with UV Flux
对分子云、星前核和原行星盘的观测已经证实,HNC/HCN比值可能是分子气体物理条件的有效诊断。然而,控制这些分子相对丰度的过程仍然知之甚少。我们试图利用宽范围的紫外线辐射强度内的1 pc直径的行星状星云,探索紫外线辐射在驱动HNC/HCN的潜在作用。我们进行了IRAM 30米和APEX 12米无线电线观测跨越六个位置内的星云,利用辐射转移和光解离建模代码来解释线强度和线比的分子气体性质的结果。我们已经获得了第一个检测等离子体嵌入H2O分子结(球)HCN,HNC,HCO+,和其他痕量分子。HNC/HCN的积分线强度比的分析显示,随着距离HNC中心恒星的径向距离的增加而增加。在文献中其他行星状星云的分子线比的背景下,HNC/HCN比似乎与入射通量中超过四个数量级的紫外辐射相关。使用RADEX和Meudon代码的光解离区域内的Hondeles模型揭示了强烈的限制柱密度的分子气体,以及压力和温度。对HCO+分子离子的分析表明,X射线辐射可能驱动行星状星云外部区域的HCO+产生,那里的光解离是有限的,但冷气体和电离分子是丰富的。虽然观测结果清楚地表明,紫外线照射是重要的,在确定HNC/HCN的比例,我们的PDR模型表明,单独的紫外线通量梯度不能重现所观察到的变化HNC/HCN跨越障碍。
2021-11-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
Lack of high-mass prestellar cores in the starless MDCs of NGC6334
两个模型家族竞相解释大质量恒星的形成。准静态模型预测存在的高质量的前恒星的核心维持高度的湍流,而竞争吸积模型预测,高质量的原恒星的核心演变从低/中等质量的原恒星的核心在动态环境中。我们介绍ALMA(1.4 mm连续发射和$^{12}$ CO发射线)和MOPRA(HCO $^{+}$,H $^{13}$ CO $^{+}$和N $_2$ H $^+$分子线发射)对最近Herschel/HOBYS研究中发现的9个无星大质量致密核(MDC)样本的观测,这些核的质量和大小(分别为$\sim$ 110 M $_\odot$和$r\sim$ 0.1 pc),类似于准静态模型中使用的初始条件。MOPRA谱线特征表明,其中3个MDCs在$α_{\rm vir}\sim$ 0.35处亚维里化,4个MDCs有塌陷的迹象。另一方面,我们的ALMA观测结果表明,在9个无星的MDC中,MDC内的碎片非常少,而观测结果分辨了Jeans长度($λ_{\rm Jeans}\sim$ 0.03 pc),并对Jeans质量(M $_{\rm Jeans}\sim$ 0.65 M $_\odot$)敏感。只有两个没有恒星的MDC拥有致密的连续源,其通量对应于$<3$ M $_\odot$碎片。因此,MDCs的质量库还没有被吸积到致密物体上,大部分发射被干涉仪过滤掉。这些观测结果不支持高质量恒星形成的准静态模型,因为在N…
2018-10-30 astro-ph.GA
Formation of Acetaldehyde on CO-rich Ices
用密度泛函理论模拟了一氧化碳冰表面自由基HCO和CH $_3$.它们在无定形CO冰上的结合能分布较宽,HCO的平均值约为500 K,CH $_3$的平均值约为200 K。如果它们位于彼此靠近的表面上(3至4 π),基于密度泛函理论的分子动力学计算表明,它们可以在无势垒反应中形成乙醛(CH $_3$ CHO)或CH $_4$ + CO,这取决于分子相对于彼此的初始取向。在某些方向上,没有发现自发反应,产物仍然结合在表面上。足够的构型采样,包括振动零点能,和一个彻底的基准的应用电子结构的方法是很重要的预测可靠的结合能弱相互作用系统。从这些结果可以清楚地看出,复杂的有机分子,如乙醛,可以通过自由基在CO表面上的重组反应形成。
2019-04-12 astro-ph.GA physics.chem-ph
Role of Filamentary Structures in the Formation of Two Dense Cores, L1544 and L694-2
我们利用JCMT望远镜对两个星前核L1544和L 694 -2进行了成像,它们嵌入C $^{18}$ O(3- 2),$^{13}$ CO(3- 2),$^{12}$ CO(3 -2),HCO $^+$(4-3)和H $^{13}$ CO $^+$(4-3)的对流云中,以研究对流结构在云致密核形成中的作用。L1544($175_{-3}^{+4}$ pc)和L 694 -2($203_{-7}^{+6}$ pc)的新距离估计。从这些观测中,我们发现两个星前核及其周围云的非热速度色散小于或相当于声速。这可能表明,在它们的形成时间期间,对于丝和芯两者,湍流已经消散。我们还发现了一个$λ/4$之间的周期性振荡的速度和列密度分布意味着可能存在的重力核心形成流动运动沿轴的细丝。由于这些流动运动的质量吸积率估计为2-3 M $_\odot$ Myr $^{-1}$,与巨蛇座云的质量吸积率相当,但比中心细丝、星团或高质量形成细丝的质量吸积率小1或2个数量级。从这项研究中,我们认为,我们的目标中的细丝可能是由碰撞云的冲击压缩形成的,然后通过细丝的引力破碎形成核心,演变到星前阶段。我们认为,云内的沉积结构在致密核形成和演化的整个过程中起着重要的作用。
2022-09-29 astro-ph.GA
A (sub)millimetre study of dense cores in Orion B9
我们的目标是进一步限制猎户座B 9致密核心的性质和演化阶段。猎户座B 9的中心部分用APEX/SABOCA绘制在350微米处。用APEX/SHFI观测了该区域9个岩心样品中的C17 O(2-1)、H13 CO+(4-3)(朝向3个源)、DCO+(4-3)、N2 H+(3-2)和N2 D+(3-2)。这些数据与我们以前的APEX/LABOCA 870微米粉尘连续数据一起使用。许多LABOCA岩心在较高分辨率的SABOCA图像中显示出子结构的证据。特别是,我们报告发现的多个非常低质量的凝聚在星前核心SMM 6。基于350微米至870微米的通量密度比,我们确定尘埃温度为~7.9-10.8 K,尘埃发射率指数为~0.5-1.8。CO消耗因子在~1.6-10.8的范围内。N2 H+的氘化程度约为0.04-0.99,其中最高值(朝向星前核心SMM 1)是据我们所知迄今为止报道的最极端的N2 H+氘化水平。HCO+氘化的水平约为1- 2%。我们还检测到D2CO对两个来源。在SMM 6中探测到的次凝聚表明,在星前阶段已经可以发生核心碎裂。这种子结构的起源很可能是由拉长的母核的热金斯碎片造成的。SMM 1中的低贫化因子和气相D2CO的存在表明堆芯化学受到附近流出物的影响。SMM 1中非常高的N2 H+氘代可能是早期CO耗尽相的残余。
2011-12-21 astro-ph.GA
The effect of H2O on ice photochemistry
简单的冰的紫外线照射,提出有效地产生复杂的有机物种在恒星和行星的形成。通过一系列的实验室实验,我们调查的H2O浓度的影响,占主导地位的冰成分在空间上,更挥发性的物种,特别是CH 4,在冰混合物的光化学。在实验中,薄(~40 ML)冰混合物,保持在20-60 K,超高真空条件下照射的宽带紫外氢放电灯。使用反射-吸收红外光谱法测定了含水冰混合物中挥发性物质(CH 4和NH 3)的光破坏截面和新物质(C2 H6、C2 H4、CO、H2 CO、CH 3 OH、CH 3 CHO和CH 3CH 2 OH)的产生效率。在照射期间和随后的缓慢升温期间。增加H2O浓度的四个主要影响是:1)由于光解离后的逆反应减少,挥发性混合物成分的破坏效率增加高达一个数量级,2)向富含氧的产物例如CH 3OH和H2 CO的转变,3)在冰中捕获高达五倍以上的形成的自由基,以及4)与CH 3和HCO自由基相比,OH自由基的扩散势垒不成比例地增加。自由基扩散温度的依赖性是一致的计算H2O-自由基键强度。所有列出的影响是潜在的重要的生产复杂的有机物在H2O丰富的冰粒地幔周围的原恒星,因此应考虑到冰化学建模时。
2010-06-11 astro-ph.GA
Synthetic Spectral Signatures from Isothermal Collapsing Gas and the Interpretation of Infall Profiles
考虑到最近的数值结果表明星前核的坍塌是从外到内而不是从内到外发生的,我们重新审视了对致密坍塌核中蓝色过量分子线的解释。因此,我们创建合成分子线观测模拟塌陷,球对称,低初始振幅的密度波动,嵌入在一个统一的,全球引力不稳定的背景下,没有湍流分量。坍缩的地核形成了一个扁平的、类似于Bonnor-Ebert的密度分布,但具有由外向内的径向速度分布,其中最大的下沉速度在大半径处,在低密度气体中,有云到地核的吸积,并且没有流体静力学的外包层。使用光学厚HCO $^+$ J=1-0和3-2旋转线,我们认为几个“典型”的波束宽度,并使用一个简单的线拟合模型来推断下落速度从合成的配置文件类似的是在标准线建模。我们发现,由于实际径向塌陷轮廓的由外向内的性质,推断的下落速度是实际峰值下落速度的~ 25-30%,因为最大速度被它们发生的低密度气体降低。此外,与N $_2$ H $^+$ $J_{F_1F}=1_{01}-0_{12}$超精细线,我们调查的不对称参数,$δv\equiv(V_{thick}-V_{thin})/Δv_{thin}$,在崩溃过程中的变化,发现与观察值很好的协议。最后,HCO $^+$ J=3-2谱线表现出极端的$T_b$ / $T_r$ -比值,就像那些演化的核心一样,对于坍缩后期的较大光束。我们的研究结果表明,标准的动态下降再现几个观察到的功能,但低质量的核心下降速度一般被低…
2022-01-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation of Complex Organic Molecules in Cold Interstellar Environments through non-diffusive grain-surface and ice-mantle chemistry
星际间复杂有机分子(COMs)的普遍理论涉及在温暖的尘埃颗粒表面上形成,通过颗粒表面光解稳定分子产生的自由基的扩散和反应。然而,一些气相含氧化合物,特别是乙醛(CH $_3$ CHO),甲酸甲酯(CH $_3$ OCHO)和二甲醚(CH $_3$ OCH $_3$),现在在非常低的温度下观察到,挑战温暖的情况。在这里,我们介绍了一个选择新的非扩散机制到天体化学模型,占标准扩散图片的失败,并提供一个更普遍的情况下COM形成星际颗粒。提供了新的通用速率公式的情况下,其中:(i)自由基形成的反应发生接近另一个反应物,产生立即后续反应;(ii)自由基形成的激发态,使他们能够克服活化障碍,与附近的稳定分子反应;(iii)自由基形成通过光解离接近反应伴侣,然后立即反应。每个过程都在没有大自由基扩散的情况下发生。新机制显著增强了冷COM丰度,成功再现了星前核心L1544的关键观测结果。H-提取从晶粒表面COM,然后重组,在放大化学解吸到气相中起着至关重要的作用。紫外线诱导的化学产生显着COM丰度散装冰,这是保留在谷物,并可能持续到后期阶段。O $_2$也通过光解在地幔中强烈形成,这表明彗星O $_2$确实可能是星际的。
2020-06-19 astro-ph.GA astro-ph.IM
Detection of Complex Organic Molecules in Young Starless Core L1521E
确定致密的无星核和引力束缚的星前核内的化学复杂性水平对于构建化学模型至关重要,这些模型随后限制了恒星形成的初始化学条件。我们已经在年轻的无星核心L1521 E中寻找了复杂的有机分子(COMs),并报告了第一次明确检测到二甲醚(CH $_3$ OCH $_3$),甲酸甲酯(HCOOCH $_3$)和乙烯基氰(CH $_2$ CHCN)。还检测到乙醛(CH $_3$ CHO)的八个跃迁,其中五个(A状态)用于确定激发温度,然后计算其他含氧COM的柱密度。如果不考虑源大小(即,如果假设填充分数为1),则柱密度被低估,因此我们强调需要更高分辨率的绘图数据。我们计算了L1521 E COM丰度,并将其与低质量恒星形成的其他阶段进行了比较,还发现了与其他无星/星前核的相似之处,表明了相关的化学演化。假设在晶粒上形成的前体之间的气相反应中形成COM,然后通过反应解吸喷射到冷气体的情况进行了测试,并且无法重现观察到的COM丰度,CH $_3$ CHO除外。这些结果表明,在冷气体中观察到的COMs不仅通过气相反应形成,而且还通过星际颗粒上的表面反应形成。我们的观察对现有的理论天体化学模型提出了新的,独特的挑战。
2021-04-15 astro-ph.EP astro-ph.GA
The ALMA-PILS survey: First detection of the unsaturated 3-carbon molecules Propenal (C$_2$H$_3$CHO) and Propylene (C$_3$H$_6$) towards IRAS 16293$-$2422 B
含有三个碳原子的复杂有机分子在恒星形成的最早阶段被发现。特别地,丙烯醛(C $_2$ H $_3$ CHO)是感兴趣的物种,因为其在更复杂的物种甚至生物分子的形成中的含义。本研究旨在寻找低质量原恒星双星IRAS 16293- 2422的热科里诺区是否存在C $_2$ H $_3$ CHO和丙烯(C $_3$ H $_6$)等三碳物种,以了解它们的形成途径。我们利用ALMA在波段6和波段7的观测资料,在原恒星IRAS 16293- 2422 B(IRAS 16293 B)中寻找C $_3$ H $_6$和C $_2$ H $_3$ CHO的存在。我们报告了对IRAS 16293 B的C $_3$ H $_6$和C $_2$ H $_3$ CHO的检测,然而,未发现对二元系统的另一个组分IRAS 16293 A的未混合线。我们推导出C-$_3$ H $_8$、HCCCHO、n-C-$_3$ H $_7$ OH、i-C-$_3$ H $_7$ OH、C-$_3$ O和顺式-HC(O)CHO对IRAS 16293 B的柱密度上限。然后,我们使用一个三相化学模型来模拟这些物种的形成在一个典型的星前环境,然后其流体力学崩溃,直到中央原恒星的诞生。不同的形成路径,如连续氢化和自由基,自由基添加在晶粒表面,进行了测试和比较的观测结果。模拟再现了与针对IRAS 16293 B观察到的丰度在一个数量级…
2020-07-08 astro-ph.GA astro-ph.SR
Theoretical determination of the binding energies of methanol and related species onto amorphous solid water ice
University of Leeds(利兹大学);Universidad de Concepción(康塞普西翁大学)
采用色散校正密度泛函理论,通过BEEP平台计算甲醇及其光解产物在无定形固态水冰上的结合能,揭示氢键与色散作用对结合能分布的影响,并评估其对天体化学模型结果的影响。
2026-06-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
The irradiation of water ice by C$^+$ ions in the cosmic environment
采用第一性原理分子动力学(FPMD)方法研究了30 K下低能、带正电荷的碳(C+)射弹与非晶态固体水团簇的相互作用.研究了初始能量为11 eV和1.7 eV的碳离子与30个分子团簇的反应。模拟结果表明,中性异甲酰自由基,COH,和一氧化碳,CO,是这些反应的主要产物。所有这些反应都伴随着质子从反应的水分子转移到冰,在那里它形成了水合氢离子。我们发现COH的形成要么是通过C+射弹撞击水分子后的直接“敲除”机制,要么是通过生成COH_2^+中间体。在较高能量下,直接机制更为突出。CO通常在COH解离后产生。更频繁的生产的甲酰基自由基,HCO,在这里观察到比在气相计算。一种不太常见的产物是二羟甲基CH(OH)_2自由基。虽然是一个小的结果,它的存在给出了一个指示,增加化学复杂性,这是可能在这样的异质环境。
2014-08-06 astro-ph.GA physics.chem-ph
Experimental evidence for Glycolaldehyde and Ethylene Glycol formation by surface hydrogenation of CO molecules under dense molecular cloud conditions
本研究的重点是形成两个分子的天体生物学的重要性-乙醇醛(HC(O)CH 2 OH)和乙二醇(H2 C(OH)CH 2 OH)-通过表面氢化的CO分子。我们的实验旨在模拟星际暗云区域的CO冻结阶段,以及热处理和高能处理成为主导。它表明,随着H2 CO和CH 3OH的形成-CO氢化的两个公认的产品-也具有一个以上的碳原子的分子的形式。该过程的关键步骤被认为是两个HCO自由基的重组,然后形成C-C键。实验建立的反应途径实施到一个连续时间的随机行走蒙特卡罗模型,以前用于模拟天体化学时标上的CH 3OH的形成,研究它们对致密星际云中乙醇醛和乙二醇的固态丰度的影响。
2017-05-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
H-atom addition and abstraction reactions in mixed CO, H2CO and CH3OH ices: an extended view on complex organic molecule formation
复杂有机分子不仅存在于低质量和高质量原恒星周围的热核中,而且存在于冷的暗云中。因此,了解如何在不存在嵌入式能源的情况下形成这种物质是很有趣的。我们提出了新的实验室实验,研究了三种复杂分子的低温固态形成:甲酸甲酯(HC(O)OCH 3)、乙醇醛(HC(O)CH 2 OH)和乙二醇(H2 C(OH)CH 2 OH),通过自由基的重组形成。15 K下CO-H2 CO-CH 3OH加氢网络中不同阶段的H原子加成和夺取反应。实验扩展了以前的CO氢化研究,旨在模拟暗分子云中CO冻结阶段的典型物理和化学条件,此时H2 CO和CH 3OH通过在冰粒上的吸积CO分子和H原子的重组形成。我们证实,H2 CO,一旦通过CO加氢形成,不仅产生CH 3OH通过正在进行的H原子加成反应,但也受到H原子诱导的抽象反应,再次产生CO。以类似的方式,H2 CO也在涉及CH 3OH的提取反应中形成。预计主要的甲醇H-原子提取产物是CH 2 OH,而H-原子加成到H2 CO中应至少部分通过CH 3 O中间自由基进行。在冰幔中发生的氢原子提取反应导致比以前认为的更多的反应性中间体(HCO,CH 3 O和CH 2 OH),当假设连续的氢原子加成反应时。这提高了通过自由基-自由基复合形成COM的可能性,而不需要UV光解或宇宙射线作为外部触发。
2016-06-03 astro-ph.GA
Isotopomer-Specific Carbon Isotope Ratio of Complex Organic Molecules in Star-Forming Cores
National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI(综合研究大学院大学);RIKEN Cluster for Pioneering Research(理化学研究所前沿研究集群);The University of Tokyo(东京大学);Queen’s University Belfast(贝尔法斯特女王大学)
本研究通过构建新的天体化学反应网络,解析恒星形成核心中复杂有机分子的同位素omer特异性碳同位素比值,揭示其形成路径与环境。
2025-12-13 astro-ph.GA astro-ph.SR
Automated Exploration of Radical-Molecule Chemistry: The Case of Oxirane + CH in the ISM
ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院)
研究通过自动化方法探索氧环烷与CH自由基反应的势能面,以确定主要产物及速率常数,揭示星际介质中产物丰度差异的动力学机制。
2025-10-27 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.chem-ph
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
Methanol formation chemistry with revised reactions scheme
所提出的工作的目的是分析实验评估的反应的氢提取星际颗粒的表面上的化学演变的甲醇及其前体的颗粒和在气相中的条件下的冷的暗云和半透明的云崩溃到暗云的影响。模拟结果分析表明,这些反应是HCO和H2 CO在颗粒表面的高效破坏通道,并显著影响几乎所有参与CH 3OH形成的分子丰度。接下来,在具有这些反应的模型中,与没有氢的表面提取反应的模型相比,气体中和颗粒表面上的甲醇的最大丰度降低超过2-3个数量级。最后,我们研究了CH_2OH和CH_3O自由基的结合能对甲醇化学的影响。
2020-07-01 astro-ph.GA
Chemical evolution during the formation of a protoplanetary disk
本研究的目的是调查从星前阶段到盘形成的化学演化,并确定冷而致密的核心的化学成分对盘的最终成分的影响。我们进行了三维非理想磁流体动力学(MHD)模拟致密的核心崩溃使用自适应网格细化RAMSES代码。对于每个粒子结束在年轻的旋转支撑盘,我们运行化学模拟与三相气体颗粒化学代码鹦鹉螺。两组不同的初始丰度,这是冷芯的特点,被认为是。共同物种丰度的最终分布进行了比较,以及与冷核的初始丰度。我们发现分子的空间分布反映了它们对温度分布的敏感性。盘中化学元素的主要载体通常与冷核中的载体相同,除了含S的物种,其中HS被H $_2$ S $_3$取代,以及含P的物种,其中原子P导致PO,PN,HCP和CP的形成。然而,丰度较低的物种的丰度随着时间的推移而变化。对于“大的”复杂有机分子(COM),例如CH $_3$ CHO、CH $_3$ NH $_2$、CH $_3$ OCH $_3$和HCOOCH $_3$,尤其如此,它们的丰度在塌陷期间显著增加。这些COM通常在磁盘中呈现相似的丰度,尽管在冷核中的丰度显着不同。相反,许多自由基的丰度随着时间的推移而减少。大量的物种在冷核和盘中仍然显示出相同的丰度,这表明这些分子在冷核中有效地形成。这包括H $_2$ O、H $_2$ CO、HNCO和“小”COM,如CH $_3$ OH、CH $_3$ CN和NH $_2$ CHO。
2020-10-14 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
Identification of the simplest sugar-like molecule glycolaldehyde towards the hot molecular core G358.93-0.03 MM1
本研究利用ALMA首次在热分子核G358.93-0.03 MM1中探测到最简单星际单糖乙醇醛,测得其柱密度、激发温度和相对H₂的丰度,与现有化学模型结果一致,并推测其形成于尘埃表面的自由基反应。
2023-08-28 astro-ph.GA physics.chem-ph
A three-phase approach to grain surface chemistry in protoplanetary disks: Gas, ice surfaces and ice mantles of dust grains
我们研究了颗粒表面反应对原行星盘化学的影响,其中气体,冰表面层和尘埃颗粒的冰地幔被认为是三个不同的阶段。气相和粮食表面化学被发现主要是由光反应和尘埃温度梯度驱动。冰盘内部有三个不同的化学区域:(i)具有低FUV通量和温暖尘埃的内部中平面($\gtrsim 15$ K),导致形成复杂的有机分子,(ii)具有较高的FUV从ISM和冷尘埃,其中氢化反应占主导地位,(iii)在中平面上方但在水凝结前沿下方的分子层,其中冰的光解影响气相组成。一些常见的基团,例如,CN和C $_2$ H,表现出两层垂直结构,并在CO光解锋和水凝结锋附近丰富。对于许多气相分子,由于减少的解吸,三相近似通常导致比两相模型更低的垂直柱密度,例如,H $_2$ O、CO $_2$、HCN和HCOOH减少$\sim$两个数量级。最后,我们发现,许多观察到的气相物种起源于附近的水凝结锋;光过程确定其列密度不显着变化的关键磁盘属性,如质量和灰尘/气体比。
2019-10-02 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