Nitrogen Isotopic Fractionation in Interstellar Ammonia
利用绿岸望远镜（GBT），我们精确测量了附近两个冷密分子云Barnard~1和NGC 1333中氨的$^{14}$ N/ $^{15}$ N同位素比值。Barnard~1中的$^{14}$ N/ $^{15}$ N比值，即$334 \pm 50$（3 $σ$），受到特别好的限制，落在本地星际介质/原太阳值$\sim 450$和地球大气值272之间。NGC 1333的测量结果与Barnard~1的结果一致，但有较大的不确定度。我们没有看到在CN彗星中看到的非常高的$^{15}$ N增强的证据。对一个更大的，精心挑选的具有不同温度和气体密度的星前核样本进行灵敏的观测，可以大大提高我们对本地星际介质中氮分馏及其与各种太阳系储层中测得的同位素比的关系的理解。
2010-01-05 astro-ph.GA
Deuterium fractionation of nitrogen hydrides: detections of NHD and ND$_2$
虽然氨是一个丰富的分子，通常观察到对致密的星际介质，它还没有确定其主要的形成途径是从气相离子分子反应或颗粒表面的氢添加吸附氮原子。氘分馏可用作限制形成机制的工具。在致密的星际介质中经常观察到高丰度的氘代分子，氘代分子与主要同位素体之间的比率相对于元素D/H比率提高了几个数量级。在氨的情况下，其三重氘代同位素体的检测暗示高丰度的氘代中间氮自由基，ND，NHD和ND $_2$。然而，到目前为止，在星际介质中只探测到ND。在本文中，限制氨的形成，我们的目的是确定NHD/NH $_2$和ND $_2$ /NHD丰度比，并比较它们与纯气相和颗粒表面化学模型的预测。我们搜寻了NHD和ND $_2$向0级原恒星IRAS 16293 -2422的基本转动跃迁，而NH、NH $_2$和ND向IRAS 16293 -2422的基本转动跃迁先前已被探测到。NHD和ND $_2$均在朝向源的吸收中被检测到。NH $_2$：NHD：ND $_2$的相对丰度比接近8：4：1。这些比率可以通过我们的气相化学模型在2 - 3倍内再现。从颗粒表面化学预期的统计比也与我们的数据相一致。对ND $_2$中邻位与对位比的进一步研究，无论是理论上还是观察上，都可能为更好地理解氮氢化物化学带来新的限制。
2020-09-25 astro-ph.GA
Isotopic fractionation of carbon, deuterium and nitrogen : a full chemical study
上下文毫米望远镜灵敏度的提高和光谱分辨率的提高使得探测到星际介质中越来越多的同位素取代分子成为可能。对于含碳分子，14 N/15 N比率难以直接测量。目的。我们想要通过化学时间依赖的气相化学模型来检查腈和异腈的13 C/12 C比率等于元素值的基本假设。方法.我们已经建立了一个化学网络，包含D，13 C和15 N分子物种后，仔细检查可能的分馏反应在气相中工作。结果分别对应于一个中等密度的云在早期的演化阶段和一个密集的耗尽的前星核的2种不同的物理条件下获得的模型结果往往表明，氨和它的单氘形式是有点丰富的15 N，与观测一致。发现N2 H+中的14 N/15 N比接近于元素值，与之前获得显著富集的模型相反，因为我们发现15 N和N2 H+之间的分馏反应在入口通道中具有势垒。在L1544中得到的N2 H +/15 NNH+和N2 H +/N15 NH+比值的大值在我们的模型中不能再现。最后，我们发现，腈和异腈实际上显着耗尽13 C，质疑先前的解释所观察到的C15 N，HC 15 N和H15 NC丰度从13 C含有同位素。
2015-01-08 astro-ph.GA
Nitrogen isotopic ratios in Barnard 1: a consistent study of the N2H+, NH3, CN, HCN and HNC isotopologues
今天在太阳系不同天体中测量到的15 N同位素丰度比被认为与原太阳星云中发生的15 N分馏效应有关。本研究的目的是把限制在星前阶段发生的15 N分馏的程度，通过观察D，13 C和15 N-取代的同位素对B1 b。在分析中考虑了来自氮氢化物家族的两种分子，即N2 H+和NH3，以及来自腈家族的两种分子，即HCN、HNC和CN。作为第一步，我们模拟连续发射，以获得云的物理结构，即气体温度和H2密度。这些参数随后被用作非局部辐射转移模型的输入，以推断各种分子的径向丰度分布。我们的模型表明，在包含B1-bS和B1-bN核心的区域中，所有分子都受到尘埃颗粒耗尽的影响。虽然高水平的氘分馏的衍生，我们得出结论，没有分馏发生在氮化学的情况下。与化学家族无关，分子丰度与14 N/15 N ~300一致，这是代表母体气体元素原子丰度的值。在B1 b区域15 N分馏效应的无效性可能与相对较高的气体温度有关，约17 K，这是云的最内部的代表。由于这一区域显示出耗尽到尘埃颗粒上的迹象，我们不能排除这些分子在B1 b历史的早期就富集了15 N的可能性，而且这种富集可能已经被纳入了冰盖。因此，有必要在较冷的源中重复这种研究，以测试这种可能性。
2013-09-23 astro-ph.GA
Seed of Life in Space (SOLIS) XI. First measurement of nitrogen fractionation in shocked clumps of the L1157 protostellar outflow
氮同位素比值在太阳系和起源不明的恒星形成系统中有很大的变化范围。气相中的化学反应是可以改变$^{14}$ N/ $^{15}$ N比的可能过程之一。我们的目标是调查是否以及如何通过星际介质中的冲击波，可以影响氮同位素的相对分数。进行这种研究的理想地点是L1157外流，那里有几个受冲击的团块。我们首次测量了原恒星外流L1157的两个激波团B1和B 0中的$^{14}$ N/ $^{15}$ N比值，该比值来自H $^{13}$ CN（1-0）和HC $^{15}$ N（1-0）线的干涉图。在B1中，我们发现H $^{13}$ CN（1-0）和HC $^{15}$ N（1-0）发射跟踪团簇的前部，平均柱密度为$N$（H $^{13}$ CN）$\sim$ 7 $\times$ 10 $^{12}$ cm $^{-2}$和$N$（HC $^{15}$ N）$\sim$ 2 $\times$ 10 $^{12}$ cm $^{-2}$。在该区域中，H/$^{13}$ CN（1-0）/HC/$^{15}$ N（1-0）的比率非常均匀，平均值为$\sim$/$\pm$ 1。在较小的块B 0 e中也测量到相同的平均值。假设标准的$^{12}$ C/ $^{13}$ C = 68，我们得到$^{14}$ N/ $^{15}$ N = 340 $\pm$ 70，与通常在星前核和原恒星中发现的类似。我…
2021-04-02 astro-ph.GA
Fractionation in young cores: Direct determinations of nitrogen and carbon fractionation in HCN
本研究通过IRAM 30m望远镜观测6个年轻核的HCN谱线，对比直接NLTE辐射转移建模与间接双同位素法的氮、碳分馏测定结果，发现间接法存在缺陷，直接法未观测到HCN氮分馏的恒星形成演化趋势。
2024-03-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Nitrogen isotope fractionation in protoplanetary disks
目标：氮的两种稳定同位素14 N和15 N在太阳系内外都表现出不同的丰度比。太阳附近的元素比是440。最近的ALMA观测显示，在6个金牛座T和赫比格盘中，HCN/HC 15 N的比率从83到156不等，而在一颗金牛座T恒星中，CN/C15 N的比率为323 +/- 30。我们的目标是确定占主导地位的机制，负责这些增强15 N：低温交换反应或同位素选择性光解N2。方法：使用热化学程序DALI，我们模拟了具有二维轴对称几何形状的星周盘中的氮同位素化学。我们的化学网络是第一个包括氮的分馏机制。该模型产生的几个关键的含氮物种的丰度剖面和同位素比值。我们研究这些同位素比如何依赖于各种磁盘参数。结果：CN和HCN的形成与紫外光照射的表面层中H2的振动激发密切相关。同位素分馏完全由N2的同位素选择性光解控制。在盘的内部100 au的HCN和HC 15 N的柱密度比并不强烈依赖于盘的质量，耀斑角或恒星光谱，但它是敏感的粒度分布。对于较大的颗粒，N2的自屏蔽相对于尘埃消光变得更加重要，导致更强的同位素分馏。在~50和200 Au的盘半径之间，模型预测HCN/HC 15 N和CN/C15 N丰度比与盘和彗星的观测结果一致。模型中的HCN/HC_（15）N和CN/C_（15）N柱密度比比由ALMA观测推断的高2-3倍。
2018-05-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
Nitrogen fractionation in high-mass star-forming cores across the Galaxy
恒星形成区的氮（N）分馏是一个知之甚少的过程。为了对N分馏提出更严格的观测限制，我们用IRAM-30米望远镜观测了大质量恒星形成区的66个核心的大样本。我们以HN $^{13}$ C、HC $^{15}$ N、H $^{13}$ CN和HC $^{15}$ N的（1-0）转动跃迁为目标，推导出HCN和HNC的$^{14}$ N/ $^{15}$ N比。我们已经完成了这个样本与Colzi et al.（2018）已经观察到的样本，因此分析了总共87个来源的样本。$^{14}$ N/ $^{15}$ N比值分布在原太阳星云值附近，下限接近地球大气值（$\sim$ 272）。我们还推导出$^{14}$ N/ $^{15}$ N比值作为银心距的函数，并根据前所未有的统计数据推导出线性趋势。我们发现的银心依赖性在斜率上与过去的工作是一致的，但我们发现了一个新的本地$^{14}$ N/ $^{15}$ N值为$\sim$ 400，即更接近于原太阳星云的值。与银河系化学演化模型的比较表明，8 kpc以前的斜率与线性分析结果一致，而8 kpc以上的平坦化趋势则被抛物线分析结果很好地再现。
2018-04-16 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
Seeds of Life in Space (SOLIS). XIII. Nitrogen fractionation towards the protocluster OMC-2 FIR4
同位素分馏是研究太阳系化学历史的重要工具。特别是，氮的同位素分数（14 N/15 N）是较低的彗星和其他原始SS机构相对于测量值的原太阳星云，这表明在SS形成的15 N的局部化学富集。因此，对SS前体中氮分馏的干涉研究对于我们获得关于我们的天体化学起源的线索是必要的。在这项工作中，我们研究了14 N/15 N比的变化，在一个最接近的类似环境中，SS的诞生：原星团OMC-2 FIR 4。我们提出的第一个比较高角分辨率HCN和N2 H+使用干涉数据。我们分析了OMC-2 FIR 4原星系团中HCN同位素H13 CN和HC 15 N的观测结果，特别是在IRAM空间生命种子大型计划的背景下，NOEMA的跃迁H13 CN（1-0）和HC 15 N（1-0）。我们将我们的结果与N2 H+及其15 N同位素的ALMA获得的档案数据分析相结合。我们的研究结果表明，HCN的比例从~250到500的小区域变化。候选原恒星所在的FIR 4中心区域的比值在很大程度上是一致的（~300）。它们也显示出从已知具有高宇宙射线电离率的原星团部分到具有较低速率的部分几乎没有变化。我们还发现N2 H+的比例在不同区域从~200到~400之间有很小的变化。这些结果表明，我们的观测探测的小线性尺度上发生的物理参数的局部变化似乎不影响HCN或N2 H+中的14 N/15 N比，因此这与所使用的分子无关。此外，由宇宙射线引起…
2022-01-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Nitrogen and hydrogen fractionation in high-mass star forming cores from observations of HCN and HNC
氮的两种稳定同位素$^{14}$ N和$^{15}$ N之间的比例在地球大气层（$\sim 272$）和太阳前星云（$\sim 441$）中得到了很好的测量。有趣的是，一些原始的太阳系物质显示出相对于前太阳星云的$^{15}$ N值的富集。然而，由于在致密恒星形成区的测量数量有限，目前还不清楚这些富集是否以及如何与过去的化学历史联系在一起。在这方面，致密的核心被认为是包含中等质量和高质量恒星的星团的前身，是重要的目标，因为太阳系可能诞生在一个丰富的恒星星团中。在这项工作中，我们展示了IRAM-30 m观测的结果J=1-0的分子HCN和HNC的旋转过渡，和他们的$^{15}$ N轴承对应物，对27个中/高质量致密的核心分为三个演化类别：高质量无星核心，高质量原恒星的对象，和超紧凑的HII地区。为了寻找同位素比D/H与$^{14}$ N/ $^{15}$ N之间的关系，我们还观察到了DNC（2-1）转动跃迁。我们推导出$359\pm16$在HCN中和$438\pm21$在HNC中的平均$^{14}$ N/ $^{15}$ N比，分散度约为150-200。我们没有发现$^{14}$ N/ $^{15}$ N比值随演化阶段的变化趋势。这一结果与从N-$_{2}$ H-$^{+}$及其同位素体中发现的结果一致，尽管N-$_{2}$ H-$^{+}$的$^{14}$ N/ $^{15}$ N比…
2017-09-13 astro-ph.GA astro-ph.SR
Observations of nitrogen isotope fractionation in deeply embedded protostars
类地行星、彗星和陨石与太阳和木星相比，15 N含量显著富集。虽然太阳和木星的氮同位素比率被认为代表了原太阳星云的组成，但一个尚未确定的过程导致了固体中的15 N富集。已经提出了几种机制来解释这些变化，包括化学分馏。然而，限制分馏模型的观测结果很少。虽然有证据表明星前核中的15 N富集，但尚不清楚该特征如何演变成原恒星阶段。我们的目标是测量附近三颗嵌入式中低质量原恒星周围的14 N/15 N比值。HCN和HNC的同位素体用于探测14 N/15 N比率。用APEX望远镜观测到H13 CN、HC 15 N、HN 13 C和H15 NC跃迁。假设标准12 C/13 C比率，从积分强度导出14 N/15 N比率。利用辐射转移模型和超精细结构拟合验证了光学薄发射的假设。两个来源，IRAS 16293 A和R CrA IRS 7 B，显示15 N-富集的因素约1.5-2.5在HCN和HNC相对于太阳的组成。对于第三个来源，OMC-3 MMS 6，不能排除太阳成分。此外，有迹象表明，随着外壳温度的增加，14 N/15 N比值有增加的趋势。在两个0类源中发现的HCN和HNC中15 N丰度的增加（14 N/15 N为160-290）以及14 N/15 N比值随温度变化的趋势与化学分馏情景一致，但来自额外示踪剂的14 N/15 N比值对于检验模型是不可或缺的。空间分辨观测需要区分化学分馏和同位素选择性光…
2014-08-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
No nitrogen fractionation on 600 au scale in the Sun progenitor analogue OMC-2 FIR4
我们显示了第一个干涉图的14 N/15 N的比例获得的阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）对类太阳形成的原星团OMC-2 FIR 4。我们观测到N_2H ~+、~（15）NNH ~+、~（15）NH ~+（1-0）和~（15）N_2D ~+（2-1），并由此导出~（14）N/~（15）N和~（15）D/H的同位素比值。这个目标是最接近太阳形成环境的目标之一。具有对应于~600 Au的合成束的ALMA图像显示，丰度较低的同位素体的发射分布在几个~10”（即~0.02~pc或4000 Au）的核心中，嵌入在更扩展的N2 H+发射中。总的来说，我们的结果表明：（1）14 N/15 N在整个区域的核心尺度上没有变化，（2）14 N/15 N不依赖于温度的变化。我们的研究结果还表明，在原始太阳系天体中发现的14 N/15 N变化可能不是从原星团阶段继承的，因此必须在其他地方找到原因。
2020-03-04 astro-ph.GA astro-ph.SR
Nitrogen fractionation in ammonia and its insights on nitrogen chemistry
本研究通过观测三个不同演化阶段天体源的氨同位素，验证了前恒星核氨冰富集$^{15}$N的假说，明确了星际氮分馏的形成机制与氨的主要生成路径。
2023-05-29 astro-ph.GA astro-ph.SR
Multiple nitrogen reservoirs in a protoplanetary disk at the epoch of comet and giant planet formation
在太阳系原始天体中测得的氮同位素比率显示出很大的数值范围，其来源仍然未知。一个关键的问题是这些氮同位素库是早于彗星形成阶段还是晚于彗星形成阶段，另一个核心问题是阐明能够产生14 N/15 N同位素比值变化的过程。围绕前主序星运行的卫星为观测原太阳星云类似物的化学成分提供了独特的机会，因此可以为太阳系和行星形成盘中氮的起源建立一个全面的设想。我们目前的光谱和空间分辨观测的超精细结构的4-3旋转跃迁的HCN和它的主要同位素H13 CN和HC 15 N的磁盘轨道的800万年的TTauri星TW Hya。空间平均HCN/H13 CN和HCN/HC 15 N丰度比分别为86+/-4和223+/-21。后一个数值明显低于该星盘中CN：C15 N的比值323+/-30，因此首次提供证据表明，在巨行星和彗星形成阶段，星盘中存在两个氮同位素储存库。此外，我们发现了明显的证据表明HCN与HC 15 N的比例随着半径的增加而增加。外盘的比值为339+/-28，与在本地星际介质中的直接测量结果非常吻合，也与星系演化计算预测的整体氮同位素比值非常吻合。在r=20 au的彗星形成区，这个比值要低3倍，为121+/-11。这种径向增加定性同意的情况下，其中选择性光解的N 2是占主导地位的分馏过程。然而，我们的同位素比率和HCN发射层的动力学温度定量不同意磁盘中的氮化学模型。
2019-11-15 astro-ph.GA
Chemistry in Protoplanetary Disks
本文综述了原行星盘中气体、固体和分子冰的演化过程。与磁盘物理和化学，无论是观测和理论上的关键发现，突出显示。我们讨论了哪些分子探针用于推导气体温度，密度，电离状态，运动学，氘分馏，并研究有机物质在原行星盘。
2013-10-11 astro-ph.EP astro-ph.GA
The CN/C15 N isotopic ratio towards dark clouds
了解太阳系宇宙物质组成的起源是一个中心问题，不仅在宇宙化学和天体化学领域，并需要各种方法相结合。对彗星物质中同位素比率的测量提供了对原太阳星云内容的强有力的限制。然而，它们与母体乌云的成分之间的关系仍然是非常难以捉摸的。在本文中，我们带来了新的限制的基础上的氮的同位素组成的乌云，目的是了解的化学过程，负责所观察到的同位素比例。我们观测到了C $^{15}$ N向两个无星暗云L1544和L1498的基本转动跃迁。我们能够推导出柱密度比的C $^{15}$ N对$^{13}$ CN对相同的云，并获得CN/C $^{15}$ N同位素比，这被发现是$500\pm75$为L1544和L1498。因此，这些值与441的原太阳值略微一致。此外，该比率大于在HCN中测量的氮的同位素比率。此外，我们提出了模型计算的氮在乌云中的化学分馏，这使得人们有可能了解如何CN可以被剥夺的$^{15}$ N和HCN可以同时富集在重氮。N2 H+的非分馏，但是，仍然是一个悬而未决的问题，我们提出了一些化学方法来减轻模型预测和观察到的比率之间的差异。
2013-08-20 astro-ph.GA
The D/H Ratio of Water Ice at Low Temperatures
采用与恒星和行星形成过程相关的物理条件，我们给出了水冰、H2和H3+的主要氘同位素分馏的模拟结果。我们计算了一系列气体温度（T_gas ~ 10 - 30 K）、分子氢密度（n（H2）~ 10^4 - 10^7）和基于状态-状态反应速率的H2的邻位/对位比（opr）的氘化学，并探索了由此产生的分馏，包括水冰地幔覆盖颗粒表面的形成。我们发现，氘分馏表现出预期的温度依赖性的大富集在低气体温度。更重要的是，水冰的形成导致了水冰中较大的D/H比（在10 K时>= 10^-2），但也改变了整个氘的化学性质。对于T < 20 K，氘注入冰中降低了HD的总体丰度，这降低了高密度下氘分馏的效率。与先前的研究一致，在这些条件下，HD可能不是冷的致密星际介质中的主要氘库，H3+将是前星核和原行星盘中平面的致密中心的主要电荷载流子。
2014-11-16 astro-ph.GA
The nitrogen carrier in protoplanetary disks
在原行星盘中，氮元素的主要储存库还没有被观测到。可能的候选物是HCN、NH $_3$和N $_2$。这些载体的相对丰度决定了星子的组成，作为磁盘半径的函数，由于其波动性的强烈差异。将氮大量封存在比N $_2$挥发性更低的载体中，可能需要将甚至少量的氮输送到地球和潜在的可居住的系外行星。虽然在内盘（$<10$ au）中检测到少量HCN，但迄今为止仅获得了内盘NH $_3$的相对不敏感的上限。我们提出了新的Gemini-TEXES高分辨率光谱的10.75 $μ$ m波段的温暖NH $_3$，并使用2维辐射转移模型，以提高以前的上限由一个数量级的$\rm [NH_3/H_{nuc}]<10^{-7}$在1 AU。这些NH $_3$丰度明显低于那些典型的冰在拱星信封（$[{\rm NH_3/H_{nuc}}]\sim 3\times 10^{-6}$）。我们还一贯检索磁盘内HCN气体丰度使用档案斯皮策光谱，并得出上限HCN冰丰度在原恒星信封使用档案地基4.7 $μ$ m光谱（[HCN $_{\rm ice}$ ]/[H $_2$ O $_{\rm ice}$ ] $<1.5-9$ \%）。我们确定的NH $_3$ /HCN的比率作为一个指标的化学演变的磁盘，并使用这个比率表明，磁盘内部的氮是有效地转换从NH $_3$到N $_2$，显着增加了氮的挥发性在行星形成的地区。
2019-02-10 astro-ph.GA astro-ph.SR
Evidence for Multiple Pathways to Deuterium Enhancements in Protoplanetary Disks
氘代分子在原行星盘中的分布取决于分子的形成途径。我们使用ALMA科学验证期间用~3”合成光束获得的TW Hya周围盘的空间分辨DCN发射的观测结果，以及来自亚毫米阵列的可比DCO+观测结果，来研究这些物质径向分布的差异，从而研究它们形成化学的差异。与DCO+相反，DCO+显示了随半径增加的柱密度，DCN更适合于中心峰值的模型。我们推断，DCN形成在一个较小的半径，因此在更高的温度比DCO+。这与化学网络模型预测的在T<30 K下从H2 D+形成DCO+和在更高温度下从涉及CH 2D+的额外途径形成DCN一致。我们估计DCN/HCN丰度比约为0.017，类似于DCO+/HCO+丰度比。在这个原行星盘的温度范围内，氘分馏似乎是有效的。这些结果表明，在解释太阳系天体中观察到的氘分数范围时要谨慎，因为应该考虑到多种形成途径。
2012-02-17 astro-ph.GA
A tale of two isotopes: Spatial variation in HCN fractionation toward young cores
Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA（天体生物学中心（CAB），西班牙国家科学研究委员会-国家航空技术研究所）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）
该研究通过观测与模拟分析年轻原核中HCN同位素的空间变化，发现其与H$_2$柱密度相关，源于$^{12}$C/$^{13}$C比变化，提醒需评估该比变化后才可采用双同位素法推导$^{14}$N/$^{15}$N比。
2026-07-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
15N Fractionation in Infrared-Dark Cloud Cores
氮是宇宙中最丰富的元素之一，它的14 N/15 N同位素比率有可能提供有关太阳形成的初始环境的信息。最近的发现表明，太阳系可能形成于一个巨大的星团，因为陨石中存在的短寿命放射性同位素只能用超新星的影响来解释。该项目的目的是确定冷的、巨大的致密岩心样品在其演化的初始阶段的14 N/15 N比。我们观测了HCN，H13 CN，H15 N，HN 13 C和H15 NC的J=1-0跃迁。IRDC被认为是大质量恒星和星团的前身。假设LTE和15 K的温度，计算HCN、H13 CN、HC 15 N、HN 13 C和H15 NC的柱密度，并确定每个芯的14 N/15 N比。在我们的IRDC核心样品中测量的14 N/15 N比在HCN中介于~70和>763之间，在HNC中介于~161和~541之间。它们与地球大气层（TA）和原太阳星云（PSN）的值一致，并与低质量恒星前核中测量的比值一致。然而，在岩心C1、C3、F1、F2和G2中测得的14 N/15 N比与使用具有腈官能团（-CN）和氮杂环（-NH）的含氮分子对相同块状岩心进行的类似研究的结果不一致，尽管比值范围相似。在4个IRDC中，我们测量到相对较低的14 N/15 N比IRDC G，这与在小宇宙物质和原行星盘中测量的相当。低平均气体密度的云表明，气体密度，而不是气体温度，可能是主导参数影响的初始氮同位素组成的年轻PSN。
2017-05-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
Abundance of HCN and its C and N isotopologues in L1498
最近在CN和HCN中测量到的附近原行星盘中氮的同位素比率表明，在彗星形成阶段存在一个分馏的氮库。这个水库提出了一个3：1富集15 N相对于元素比330，彗星和太阳之间的相同，这表明类似的过程是负责分馏的原太阳星云（PSN）和PSN类似物。然而，氮的分馏是如何发生的是一个悬而未决的问题。以前获得的HCN/HC 15 N丰度比表明，HCN可能是富含15 N的星前核，虽然怀疑仍然对这些测量，依赖于双同位素方法。在这里，我们提出了直接测量的HCN/H13 CN和HCN/HC 15 N丰度比在L1498星前核心的基础上的空间分辨光谱的HCN（1-0），（3-2），H13 CN（1-0），和HC 15 N（1-0）。我们使用最先进的辐射转移计算ALICO，一维辐射转移代码能够处理超精细（HF）重叠。通过对L1498尘埃辐射图的分析，我们得到了一个新的物理结构。我们还使用了新的，高精度的HCN-H2高频碰撞率，这使我们能够定量再现HCN（1-0）和HCN（3-2）光谱的所有特征，特别是异常的高频线比。特别注意致力于获得有意义的丰度比的不确定性。所得值HCN/H13 CN =45（3）和HCN/H15 N =338（28）表明碳在HCN中分馏，但氮没有分馏。对于HCN/HC 15 N丰度比，我们的研究在一定程度上验证了基于单激发温度假设的分析。与其他测量结果的比较表明，显着的核心到核心的变化。此外…
2018-03-29 astro-ph.GA
Carbon isotope chemistry in protoplanetary disks: Effects of C/O ratios
本文利用含同位素选择性光解离与交换反应的天体化学模型，揭示原行星盘C/O比对CO及HCN碳同位素分馏的影响，并解释TW Hya观测结果。
2024-04-02 astro-ph.EP astro-ph.GA
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
Photodissociation of interstellar N2
分子氮是星际云和原行星盘化学中的关键物质之一，氮在N和N2之间的分配控制着更复杂的含氮物种的形成。这项工作的目的是更好地了解星际N2光解过程的基础上最近详细的理论和实验工作，并提供准确的速率用于化学模型。我们通过使用求解耦合通道薛定谔方程的量子力学模型，模拟了N2在相关的912-1000 nm波长范围内的全高分辨率逐线吸收+解离光谱。模拟的N2光谱与H2，H，CO和灰尘的吸收光谱进行比较，以计算在各种辐射场和屏蔽功能的光解离速率。在星际云模型中，新的速率的影响被说明为弥漫和半透明的云，一个密集的光子占主导地位的区域和一个原行星盘。
2013-05-08 astro-ph.GA
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
Water deuterium fractionation in the low-mass protostar NGC1333-IRAS2A
虽然水的氘富集可以提供一个重要的信息，在彗星和原行星系统的形成的理解，只有少数研究到现在为止，旨在推导出HDO/H2O的比例在低质量的恒星形成区域。先前对太阳型0类原恒星IRAS 16293-2422的分子氘化的研究表明，水的D/H比明显低于其他颗粒表面形成的分子。目前尚不清楚这一属性是普遍的还是特定于这一来源。为了了解IRAS 16293-2422的结果是否特别，我们的目标是研究第二颗低质量太阳型原恒星NGC 1333-IRAS 2A中的水氘分馏。利用一维辐射转移程序RATRAN，我们分析了IRAM 30 m、JCMT和APEX望远镜观测到的5个HDO跃迁。我们假设包层中HDO的丰度分布是一个阶跃函数，在包层的内暖区（T>100 K）和外冷区（T<100 K）有两个不同的值。发现HDO的内部和外部丰度在3 σ水平上受到很好的约束。HDO内、外丰度分别为xin =6.6e-8 - 1 e-7和xout = 9 e-11 - 1.8e-9（3 σ）。这些数值与IRAS 16293-2422中的数值接近，这表明HDO可能是由这两颗太阳型原恒星中相同的机制形成的。考虑到从Herschel观测中推导出的H_2O丰度剖面（约束相当差），推导出的HDO/H_2O在内部包层中大于1%，在外部包层中为0.9%-18%。这些数值比在彗星中测得的数值高出一个数量级以上。如果相同的比例适用于原太阳星云，…
2011-01-20 astro-ph.GA
The first interferometric measurements of NH$_2$D/NH$_3$ ratio in hot corinos
氮在恒星和行星形成过程中的化学演化仍然没有完全了解。氨（NH $_3$）是理解恒星形成云分子演化和氮同位素分馏的关键物质。本文利用Karl G. Jansky甚大阵列（VLA）我们在空间上解决了二进制（以下4A 1和4A 2），并检测到紧凑的发射NH $_3$过渡与高激发能（$\gtrsim$ 100 K）从附近的原恒星，表明NH $_3$冰升华在内部热区域。NH $_3$柱密度估计为$\sim 10^{17}-10^{18}$ cm $^{-2}$。我们还检测到两个NH $_2$ D转换，使我们能够限制氨的氘分馏。4A 1和4A 2中的NH $_2$ D/NH $_3$比率与$\sim 0.3-1$一样高。与文献中的天体化学模型比较，NH $_2$ D/NH $_3$的高比值表明NH $_3$冰的形成主要开始于体冰形成完成后的星前阶段，恒星形成云中的初始氮库可能是原子氮（或N原子），而不是含氮物质如N $_2$和NH $_3$ . IRAS 4A核的物理性质的影响进行了讨论。
2022-10-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Photodesorption of H2O, HDO, and D2O ice and its impact on fractionation
星际气体中的HDO/H2O比通常用于得出恒星形成区域和地球上水的起源的结论。在冷核和原行星盘的外部区域，气相水来自水冰的光解吸。我们提出的拟合公式，在天体化学模型中使用光解吸效率的所有水冰同位素使用经典的分子动力学模拟。我们调查，如果气相HDO/H2O的比例反映了存在于冰或分馏过程中是否可以发生光解吸。在10-100 K的温度下，在H2O无定形冰中，H2O，D2 O和HDO光解后，X（X=H，D）原子，OX自由基，X2 O和HDO分子的光脱附的顶部四个单层的概率。结果表明：（1）H原子在H_2O冰上的光脱附几率是D原子在D_2O冰上的光脱附几率的1.1倍，HDO光解时H和D的光脱附比例是D的2倍。随着时间的推移，这一过程将使冰富含氘原子;（2）D2 O和H2O光解时的OD/OH光解吸比平均为2倍，但HDO光解时的比率在所有温度下几乎恒定为1;（3）D原子比H原子更有效地踢出邻近的水分子。然而，光解吸的HDO和H_2O分子的比例等于冰中HDO/H_2O的比例，因此，HDO和H_2O光解吸时没有同位素分馏。然而，由于光脱附，冰中D原子的富集可以随着时间的推移导致冰中HDO/H2O比率的增强，并且当光脱附时，也会导致气体中HDO/H2O比率的增强。在何种程度上的邻/对位比的H2O可以被修改的光脱附过程进行了讨论。（节录）
2015-03-02 astro-ph.EP astro-ph.GA
Chemical Evolution of Complex Organic Molecules in Turbulent Protoplanetary Disks: Effect of stochastic UV irradiation
本研究通过气体-冰化学网络模拟，发现湍流原行星盘中紫外辐射的时间变化显著影响复杂有机分子丰度，且含氧与含氮分子对辐射通量的响应不同。
2024-06-25 astro-ph.EP astro-ph.GA
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
The nitrogen isotopic ratio of HC3N towards the L1544 prestellar core
彗星中大量分离的氮的来源仍然是彗星形成理论中的一个问题，因此也是太阳系的一个问题。彗星追踪到的分馏水库是从星际云继承而来的，还是在原恒星或原行星盘中发生的过程的产物，仍然不清楚。到目前为止，在原恒星或星前核的氮同位素比率的观测还没有安全地确定这样一个分馏水库由于直接同位素比率测量的内在困难。在这篇文章中，我们报告了探测到\ce{HC3N}的5条旋转线，{包括超精细多重态的较弱分量}，和它的$^{15}$ N同位素体的两条旋转线，朝向L1544星前核。基于MCMC/non-LTE多线分析在超精细水平上，我们推导出\ce{HC3N}（$8.0\pm0.4\tdix{13}$ \cc）和\ce{HC3^{15}N}（$2.0\pm0.4\tdix{11}$ \cc）的柱密度，并推导出400 $\pm$ 20（1 $σ$）的同位素比。这个数值表明，相对于现今局部星际介质中元素$^{14}$ N/ $^{15}$ N的比值{$\approx$ 330}，L1544中的\ce{HC3N}中的$^{15}$ N略有贫化。我们的研究还强调需要在超精细水平的辐射计算。最后，与在相同核中CN和HCN中获得的衍生比率的比较似乎有利于CN+C $_2$ H $_2$作为HC $_3$ N的主要形成途径。然而，同位素比值的不确定性妨碍了明确的结论。
2018-06-12 astro-ph.GA
Emission from multiple molecular isotopologues in a high-inclination protoplanetary disk
本文利用JWST的MIRI-MRS光谱研究高倾角原行星盘MY Lup，首次在内盘探测到CO₂和HCN的稀有同位素体，并通过冷分子气体特征揭示内盘清空与侧向倾角对光谱的联合影响。
2025-02-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
A deep search for Complex Organic Molecules toward the protoplanetary disk of V883 Ori
研究利用ALMA 7波段深度观测V883 Ori原行星盘，识别26种分子并首次发现CH3OD等，丰度比较表明原行星盘阶段可能促进COMs积累。
2025-04-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
An ALMA survey of DCN/H$^{13}$CN and DCO$^+$/H$^{13}$CO$^+$ in protoplanetary disks
分子的氘富集对其形成环境敏感。因此，限制原行星盘中氘化学的模式对于探索物质在恒星和行星形成的各个阶段是如何继承或再加工的是有用的。我们提出ALMA观测在$\sim0.6"$分辨率的DCO $^+$，H $^{13}$ CO $^+$，DCN，和H $^{13}$ CN在完整的磁盘围绕金牛座T星AS 209和IM Lup，过渡磁盘围绕金牛座T星V4046 Sgr和LkCa 15，和完整的磁盘围绕赫比格Ae星MWC 480和HD 163296。我们还提出了ALMA观测HCN在IM Lup磁盘。在所有磁盘中检测到DCN、DCO $^+$和H $^{13}$ CO $^+$，在除IM Lup磁盘外的所有磁盘中检测到H $^{13}$ CN。我们发现有效的氘分馏的样品，估计磁盘平均DCO $^+$ /HCO $^+$和DCN/HCN丰度比范围从$\sim0.02-0.06$和$\sim0.005-0.08$，分别，这是与其他ISM环境中报告的值。DCN和DCO $^+$的相对分布在磁盘之间变化，这表明可能需要多个形成途径来解释不同的发射形态。此外，在H $^{13}$ CO $^+$和DCO $^+$发射中观察到的间隙和环提供了新的证据，表明DCO $^+$与中平面CO雪线的位置具有复杂的关系。
2017-02-10 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
An evolutionary study of volatile chemistry in protoplanetary disks
一颗行星的挥发性成分取决于母盘中的气体和冰的存量。预计盘中的挥发性化学物质会随着时间的推移而演变，尽管这种演变在观测上受到很大的限制。我们目前ALMA观测C18 O，C2 H，和同位素H13 CN，HC 15 N，和DCN对5类0/I磁盘候选人。结合Bergner等人（2019 b）提出的14个II类磁盘样本，该数据集提供了磁盘寿命期间挥发性化学演变的视图。我们的C18 O丰度的估计是一致的快速耗尽的CO在第一个~0.5-1万年的磁盘寿命。我们没有看到C2 H和HCN的形成增强CO耗竭的证据，可能是因为气体已经相当丰富的CO。进一步CO耗竭可能会阻碍他们的生产，限制气相碳供应。嵌入源显示出几个化学差异相比，第二类阶段，这似乎是由于屏蔽辐射的信封（影响C2 H的形成和HC 15 N分馏）和升华的冰从下落的材料（影响HCN和C18 O丰度）。0/I类和II类来源之间的化学差异可能会影响行星形成材料在磁盘寿命的不同阶段的挥发性成分。
2020-06-22 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
High nitrogen and carbon isotopic ratios in the interstellar comet 3I/ATLAS
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of Liège（列日大学）；United States Naval Academy（美国海军学院）；Northumbria University（诺森比亚大学）；Auburn University（奥本大学）；Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教 Pontificia 大学）；Catholic University of America（美利坚天主教大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；University of Padova（帕多瓦大学）
研究星际彗星3I/ATLAS的高氮和碳同位素比值，揭示其可能起源于低金属licity恒星外围盘。
2026-03-07 astro-ph.EP astro-ph.GA
Using HCO$^+$ isotopologues as tracers of gas depletion in protoplanetary disk gaps
在原行星盘的尘埃连续体中看到的广泛的环和间隙有时伴随着在分子线发射中看到的类似的子结构。一个例子是AS 209中100 au处的外能隙，这表明H $_{13}$ CO $^+$和C $_{18}$ O发射强度随着能隙中的连续谱而降低，而DCO $^+$发射在能隙内部增加。我们的目标是研究两种情况下的DCO $^+$ /H $_{13}$ CO $^+$和DCO $^+$ /HCO $^+$比率在原行星盘间隙中的行为：气体耗尽跟随尘埃耗尽和只有尘埃耗尽。我们首先使用热化学模型ANDES模拟物理磁盘结构。这个1+1D稳态圆盘模型计算气体和尘埃的热平衡，包括FUV、X射线、宇宙射线和其他电离源，以及分子冷却剂的简化化学网络。然后，采用扩展的氘分馏气体-颗粒化学网络计算分子丰度。理想的合成光谱和零阶矩图与石灰。我们能够定性地再现的DCO $^+$强度的增加和减少的H $_{13}$ CO $^+$和C $_{18}$ O强度内的磁盘间隙，这是定性地类似于在外部AS 209间隙中观察到的。相应的圆盘模型假设气体和尘埃都在间隙中耗尽。富气隙模型中，只有尘埃被耗尽，产生的辐射在所有HCO $^+$同位素和C $_{18}$ O中都太亮。DCO $^+$ /H $_{13}$ CO $^+$线比可用于探测CO雪线外尘埃连续间隙中的气体耗尽。DCO $^+$ /C $_{18}$ O线比显示出类似的…
2020-09-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
CID: Chemistry In Disks VII. First detection of HC3N in protoplanetary disks
原行星盘的分子谱线发射是约束其物理和化学结构的有力工具。然而，到目前为止，只有少数分子在盘中被检测到。我们利用IRAM 30米望远镜的增强功能，通过使用新的宽带相关器（FTS）来搜索迄今为止未检测到的分子在围绕TTauri星DM Tau，GO Tau，LkCa 15和Herbig Ae星MWC 480的原行星盘中。我们报告了使用IRAM 30-m在GO Tau和MWC 480磁盘中以及使用IRAM阵列在LkCa 15磁盘（5 sigma）中首次检测到5 sigma的HC 3 N，导出的列密度为10^{12}cm^{-2}。我们还获得了CCS的严格上限（N < 1.5 x 10^{12} cm^{-3}）。我们讨论的观测结果进行比较，从现有的化学磁盘模型（使用化学代码鹦鹉螺计算）和基于以前的氮和硫的分子观测柱密度。观察到的柱密度HC 3 N通常是两个数量级低于现有的预测，似乎是较低的存在下，强的紫外线通量，这表明分子化学是敏感的紫外线透过磁盘。CCS上限加强了我们的模型与低元素丰度的硫来自其他含硫分子（CS，H2S和SO）。
2012-07-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
Exploring HNC and HCN line emission as probes of the protoplanetary disk temperature
原行星盘中分子的分布和丰度是盘的物理和化学结构的强有力的示踪剂。已知HCN及其异构体HNC的丰度比对气体温度敏感。因此，它们的谱线比可能为探测发射气体的性质提供了一个独特的机会。使用2D热化学代码DALI，我们运行了一组磁盘模型，解释了不同的恒星和磁盘属性，并更新了氮化学的化学网络。然后将这些建模结果与观测结果进行比较，包括TW Hya盘的HNC $J=3-2$和狼疮中29个盘的HNC $J=1-0$的新ALMA观测结果。与CN类似，HCN和HNC在具有较大圆盘张开角和较高UV通量的模型中具有较亮的线发射。HNC和HCN的预测是丰富的温暖的地面层和外中面区域，这导致在环形的排放模式。然而，精确的发射区域和发射形态取决于探测的过渡，以及其他参数，如C和O丰度。模拟的HNC-HCN线强度比增加，从$<0.1$在内部磁盘的外盘区域，这可以解释为在高温下的高效HNC破坏。从目前稀缺的观测和TW Hya磁盘的径向分布，综合HNC线通量与我们的模型预测大致一致。HNC与HCN的通量比随半径（温度降低）而增大，但其作为圆盘中的化学温度计的使用受其他因素的影响，包括UV通量和C和O丰度。HNC和HCN的高空间分辨率ALMA磁盘观测，可以定位的发射层将有很大的潜力，以限制磁盘的热和紫外辐射结构，并验证我们的氮化学的理解。
2021-02-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Protoplanetary disk chemistry and structure
本综述聚焦地球生命必需的六种元素，结合ALMA与JWST的观测能力，概述原行星盘化学结构的现有研究进展，为理解行星多样性与宜居行星形成提供化学视角参考。
2024-10-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
First detection of gas-phase ammonia in a planet-forming disk
原行星盘中的氮化学和尘埃颗粒的冻结是理解早期太阳系类似物中含氮物质形成的关键。到目前为止，在原行星盘的雪线之外还没有探测到氨。我们的目标是在一个原行星盘中找到气相氨，并描述其相对于水蒸气的丰度。使用HIFI的赫歇尔空间天文台，我们检测到，第一次，在原行星盘的ortho-NH $_3$的基态旋转发射，TW Hya。我们使用磁盘的物理结构和化学氨和水的详细模型来推断这些物种的气相分子的量。我们探索两个径向分布（局限于$<$ 60金像毫米大小的颗粒）和两个垂直分布（近中面，预计水光解吸关闭冰颗粒）来描述（未知）的位置的分子。这些分布捕捉到了被冰覆盖的颗粒的径向漂移和垂直沉降的影响。我们使用物理化学模型来重现通量，假设水和氨是同空间的。我们推断氨的气相质量为0.7-11.0 $\times$ 10 $^{21}$ g。对于水，我们推断气相质量为0.2-16.0 $\times$ 10 $^{22}$ g。这对应于NH $_3$ /H $_2$ O丰度比为7 - 84%，假设水和氨共存。只有在最紧凑和最稳定的构型中，推测的NH $_3$ /H $_2$ O才与星际冰和太阳系天体的$\sim$ 5 -10一致。如果用于随后冻结的可用表面显著减少，则中平面中的挥发物释放可能经由冰体之间的碰撞而发生，例如，通过小颗粒生长成卵石或更大的。
2016-04-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Excess C/O and C/H in outer protoplanetary disk gas
新生行星的组成取决于其诞生盘的组成。特别是，气体巨星的气体包层的元素组成取决于包层所吸积的盘气体的元素组成。先前的模型表明，在磁盘中的O和C-轴承挥发物的顺序冻结将导致在水和CO雪线之间的气体中的超太阳C/O比和太阳下C/H比。然而，这一结果没有考虑到预期的晶粒生长和径向漂移的卵石盘，以及伴随的挥发分从外部到内部磁盘的重新分配。使用一个玩具模型，我们表明，当漂移被认为是，CO之间的水和CO雪线增强，导致超太阳能的C/O和C/H比的气体巨形成区的磁盘气体。只要有大量的卵石漂移通过CO雪线，并且CO蒸气扩散的效率是有限的，这个结果似乎对圆盘模型的细节是稳健的。气体巨星在水雪线外的气体包层中吸积，并且没有经历实质性的核心-包层混合，因此可能在其大气中呈现出超恒星的C/O和C/H比。卵石漂移也会影响行星形成区的氮和惰性气体丰度，这可能解释木星的一些特殊丰度模式。
2016-10-25 astro-ph.EP astro-ph.GA
Measuring elemental abundance ratios in protoplanetary disks at millimeter wavelengths
在百万年的演化过程中，原行星盘中的气体尘埃和冰可以进行化学再加工。有证据表明，在属于附近恒星形成区的盘中，气相碳和氧的丰度是亚太阳的。这些发现对巨行星的主要大气层的组成有重大影响（但它也可能对超级地球和次海王星有效），因为它们从圆盘中的周围物质中吸积了它们的气体包层。在这项研究中，我们进行了热化学建模分析，目的是测试如何可靠和稳健的元素丰度比的估计的基础上（亚）毫米观察分子线。我们为以下不同的元素丰度比创建了一个圆盘模型网格：C/O、N/O和S/O，并且，我们计算了一组含碳、氮和硫物质的线通量，即CN、HCN、NO、C $_{2}$ H、c-C $_{3}$ H $_{2}$、H $_{2}$ CO、HC $_{3}$ N、CH $_{3}$ CN、CS、SO、H $_{2}$ S和H $_{2}$ CS，目前的（亚）毫米级设施，如ALMA和NOEMA已经探测到。我们发现，线通量，一旦归一化的$^{13}$ CO $J=2-1$线的通量，是敏感的元素丰度比。另一方面，恒星和磁盘的物理参数只有轻微的影响线通量比。我们的结果表明，同时分析多个分子跃迁是一个有效的方法来约束元素丰度比在原行星盘。
2020-05-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Ammonium salt formation and abundance in protoplanetary disks
Université Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, ISM, UMR 5255（波尔多大学）；Carl Sagan Center, SETI Institute（卡尔·萨根中心，SETI研究所）；NASA Ames Research Center（NASA艾姆斯研究中心）
本文通过热化学模型研究原行星盘阶段铵盐的形成，发现其在盘内中平面高效形成，宇宙射线驱动效应会增强r≈30 au内的铵盐形成，且改变CO与N₂雪线位置。
2026-08-04 astro-ph.EP 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
Broadband spectroscopy of astrophysical ice analogues: IV. Optical constants of N$_2$ ice in the terahertz and mid-infrared ranges
Leiden University（莱顿大学）；Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Aix Marseille Univ, CNRS, CNES, LAM（艾克斯-马赛大学）；Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普罗霍洛夫普通物理研究所）；Federal Institute of Education, Science and Technology of Rio de Janeiro (IFRJ)（里约热内卢联邦教育、科学与技术学院）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；University of Perugia（佩鲁贾大学）
本文通过太赫兹脉冲光谱和傅里叶变换红外光谱技术测量N₂冰的光学性质，并结合DFT计算，提供了太赫兹-中红外范围的完整光学常数数据，对行星盘演化和行星形成研究有重要意义。
2026-01-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
A Multi-line Analysis of the Distribution and Excitation of CS and H$_2$CS in the HD 163296 Disk
本研究通过ALMA和SMA的高角分辨率多谱线观测，分析HD 163296星盘中CS、H$_2$CS及其同位素的分布与激发特性，推导相关物理参数，发现显著硫分馏效应并限定CS发射层范围，为原行星盘硫化学研究提供关键观测约束。
2025-03-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
