Grain alignment and dust evolution physics with polarisation (GRADE-POL). I. Dust polarisation modelling for isolated starless cores
本研究基于磁增强辐射力矩(MRAT)理论开展孤立无恒星核的尘埃偏振数值建模,解释了偏振洞现象,成功复现多波段观测结果,为各向异性颗粒生长新模型提供了证据。
2025-10-13 astro-ph.GA
Why do some cores remain starless ?
能够使核心无星(在本地宇宙中)的物理条件是这项工作的研究主题。为此,我们研究了四个无星核心的演化:B68、L 694 -2、L1517 B、L1689和L1521 F。一个典型的核心,从早期的模拟研究核心形成的分子云的密度分布被用于此目的。我们证明-(一)核心收缩在准静态的方式在一个时间尺度上的顺序为$\sim 10^{5}$年。那些保持无星没有短暂地获得一个中心集中的密度配置,模仿不稳定的Bonnor Ebert球的密度分布反弹之前,(ii)我们的三个测试核心,即L 694 -2,L1689-SMM 16和L1521 F仍然无星,尽管成为热超临界。相反,B68和L1517 B仍然是次临界的; L1521 F只有在通过增加尘埃颗粒的尺寸来增强气体冷却时才塌陷成为VeLLO。这一结果是可靠的,因为其他核心,即B68,L 694 -2,L1517 B和L1689,以前保持无星也可能类似地导致崩溃。我们的主要结论是:(a)获得热超临界状态并不能确保核心一定会成为原恒星,(b)潜在的恒星形成核心(这里是VeLLO L1521 F)可能会经历尘埃颗粒的凝聚,这必须增强气体-尘埃耦合,从而降低气体温度,从而有助于坍缩。这一假设似乎有一些观测支持,(c)取决于它在任何特定时期的动力学状态,核心可能看起来是压力限制的,引力/维里束缚的,这表明核心的引力/维里束缚不足以确保它会形成恒星,尽管收缩核心…
2016-07-14 astro-ph.GA
Benchmarking spin-state chemistry in starless core models
目标。我们的目标是提出模拟化学丰度分布的各种重要的物种,特别注意自旋态化学,以提供参考结果,对目前和未来的模型可以进行比较。方法.我们采用气相和气体颗粒模型来研究化学丰度的物理条件下,对应于无星的核心。为此,我们已经开发了新的化学反应集气相和颗粒表面化学,包括氘代形式的物种与多达六个原子和自旋态化学的轻离子和物种参与氨和水的形成网络。保持简单的物理模型,以方便其他模型对本文的结果直接基准。结果我们发现,氨和水的邻/对位比是相似的气相和气体颗粒模型,特别是在后期,这意味着该比例是由气相过程。我们推导出后期的邻/对位比为~0.5和~1.6氨和水,分别。我们发现,包括或不包括氘在计算中的非氘物种的丰度和氨和水的邻/对位比的影响不大,特别是在气相模型中,由于丰富的重元素的存在下,自然阻碍氘。虽然我们研究了一个相当窄的温度范围(10-20 K),但我们发现,例如,氘化和氮化学。例如,当温度从10 K增加到20 K时,氨的耗尽时间尺度显著减小;这是因为温度的增加转化为增加的吸积速率,而氨的非常高的结合能防止其在20 K下解吸。
2015-01-20 astro-ph.GA
NIKA2 observations of starless cores in Taurus and Perseus
研究利用NIKA2和Herschel观测金牛座与英仙座无星核,绘制高分辨率β₁,₂图,揭示其随柱密度上升,支持尘埃凝结与冰幔增长模型。
2023-10-04 astro-ph.GA
Distribution of methanol and cyclopropenylidene around starless cores
上下文无恒星核心周围分子的空间分布是研究恒星形成最早阶段的物理和化学的有力工具。目的。我们的目的是研究无星核的化学分化,以确定大尺度效应对核内分子空间分布的影响。此外,我们想把观测限制的机制,负责在无星核心的解吸甲醇从表面的尘埃颗粒,它是有效地生产。方法.我们映射甲醇,CH 3OH,和c-C3 H2,与IRAM 30米望远镜在3毫米波段对六个无星核心嵌入在不同的环境中,并在不同的进化阶段。此外,我们寻找的核心和甲醇分布的物理性质之间的相关性。结果从我们的地图中,我们可以推断,CH 3OH和c-C3 H2之间的化学分离是由星际辐射场(ISRF)的不均匀照明驱动的。核心被更多照射的一侧在气相中具有更多的C原子,并且碳链分子如c-C3 H2的形成得到增强。相反,在较少暴露于ISRF的一侧,C原子大多被锁定在一氧化碳(CO)中,CO是甲醇的前体。结论.我们的结论是,大规模的影响有一个直接的影响,我们可以观察到在核心规模的化学偏析。然而,非热机制,负责解吸的甲醇在无星核心不显示任何依赖于在甲醇峰的H2柱密度。
2020-09-10 astro-ph.GA
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
Radial molecular abundances and gas cooling in starless cores
目的:我们的目标是通过结合化学和辐射转移模型来模拟冷的和重屏蔽的无星核中分子丰度和气体温度的径向分布。方法:在改进的Bonnor-Ebert球中测定尘埃温度,计算初始径向分子丰度分布。然后提取对应于两个不同的核心年龄的选定的冷却分子的丰度,以确定在两个时间步长的气体温度。在迭代过程中重复计算,得到与气体温度一致的分子丰度。选定物质的谱线发射分布是使用模拟丰度分布计算的。结果如下:气体温度是时间的函数;随着核心变老,气体变热,因为冷却分子在晶粒表面耗尽。各种冷却分子对总冷却功率的贡献随时间而变化。径向化学丰度剖面是不平凡的:不同的物种呈现不同程度的贫化,在某些情况下,甚至在t > 10^5年时,丰度剖面也向内增加。线发射模拟表明,不同年龄的核心可以呈现显着不同的线发射剖面,这取决于所考虑的示踪剂种类。结论:化学丰度和相关的线冷却功率作为时间的函数变化。大多数化学物种在密度超过~10^5 cm^-3时耗尽到颗粒表面。值得注意的例外是NH_3和N2 H ^+,后者即使在n_H~10^6 cm-3时也基本上未被耗尽。另一方面,在气体密度低的区域,即使在t~10^5年,化学丰度也没有显著发展,这可以通过向内增加的丰度梯度来揭示。气体的温度可能与尘埃的温度有很大的不同,这可能会影响堆芯的稳定性。
2012-05-16 astro-ph.GA
Properties of dense cores in clustered massive star-forming regions at high angular resolution
我们的目标是在与大规模恒星形成区域相关的集群环境中表征致密的核心。为此,我们提出了一个统一的分析VLA NH3(1,1)和(2,2)的观测对样本的15个大质量的恒星形成区域,在那里我们确定了总共73个核心,将它们分类为原恒星,静止无星,或扰动无星,并得出一些物理性质。平均尺寸和氨柱密度分别为0.06 pc和10^15 cm^-2,无星核和原恒星核之间没有显著差异,而静止无星核的线宽和旋转温度比原恒星核小,分别为1.0 km/s和16 K(1.8 km/s,21 K)和扰动无星(1.4 km/s,19 K)核心。在大质量恒星周围的这些静止的无星核心的线宽和温度仍然显着大于在低质量恒星形成区域的无星核心测量的典型值,这意味着一个重要的非热成分。我们确认在高角分辨率的相关性先前发现的单碟望远镜之间的线宽,温度的核心,和测辐射光度。此外,我们发现每个核心的温度和来自星团中质量最大的恒星的入射通量之间存在相关性,这表明在我们样本的无恒星核心中测量到的高温度可能是由于附近大质量恒星的加热。一个简单的维里平衡分析似乎表明,从团块(0.1-10 pc)到核心(0.05 pc),存在一个自相似、自引力、湍流、维里化的结构层次。考虑到外部压力的影响,对动力学状态进行更仔细的检查,发现可能需要相对较强的磁场支持来稳定核心,或者它们是不稳定的,因此处于崩溃的边缘。
2013-04-18 astro-ph.GA
Deuteration of ammonia in the starless core Ophiuchus/H-MM1
氨及其氘代同位素探测稠密分子云核的物理条件。为了测试目前对这些分子的自旋态化学的理解,我们用APEX、GBT和IRAM 30米望远镜观测了NH3、NH 2D、NHD 2、ND 3和N2 D+的谱线,这些谱线朝向蛇夫座致密的无星核心。用气体-颗粒化学模型结合辐射转移计算对观测结果进行了解释。化学模型区分了轻氢分子、氨及其氘代形式的不同核自旋状态。在岩芯中发现了高氘分馏比,NH_2D/NH_3 =0.4,NHD_2/NH_2D =0.2,ND_3/NHD_2 =0.06。NH_2D和NHD_2的邻位/对位比与相应的核自旋统计权重接近。化学模型可以近似地再现所观察到的丰度,但预测一致太低的邻/对-NH 2D,和太大的邻/对-NHD 2的比例。N2 H+和NH3在致密气体中的寿命是其强氘化的先决条件,这可以归因于N2在晶粒表面上的化学惰性。化学模型和观测结果之间的差异可能是由于该模型假设氨的主要气相氘代反应完全混乱,这意味着所有的核在反应碰撞中混合。相反,如果这些反应是通过质子跳跃/氢提取过程发生的,则可以预期统计自旋比。目前的研究结果表明,虽然氘的氨的变化与物理条件和时间,氨同位素的核自旋比不探测云的演化阶段。
2016-12-22 astro-ph.GA
Smoke in the Pipe Nebula: dust emission and grain growth in the starless core FeSt 1-457
方法:我们得出的亚毫米尘埃光学厚度和有效尘埃温度的赫歇尔数据,对普朗克校准的地图。在校准之后,我们使用普朗克导出的尘埃不透明度光谱指数β(在30'(或约1 pc)的尺度上导出),将修改后的黑体与长波赫歇尔数据拟合。我们使用这个模型来预测在850微米的亚毫米通量密度,我们将这些反过来与APEX-Laboca观测进行比较。结果如下:亚毫米尘埃光学厚度和近红外消光数据的比较揭示了在高柱密度下亚毫米尘埃不透明度增加的证据,解释为内核内部晶粒生长的指示。此外,赫歇尔尘埃模型和Laboca数据的比较表明,频率依赖的亚毫米不透明度,描述的光谱指数β,不改变。一个与普朗克导出的值仅略有不同的β就足以描述数据,β =1.53+/-0.07。我们应用类似的分析巴纳德68,一个核心与显着较低的列密度比FeSt 1-457,我们没有发现证据的晶粒生长,但也有一个单一的β。结论:虽然我们从FeSt 1-457的尘埃不透明度中发现了颗粒生长的证据,但我们没有发现尘埃不透明度光谱指数β在0.02<x<1 pc(或36”<x<30“)尺度上的显著变化的证据。我们在这两种情况下发现的对普朗克导出的尘埃β的修正是测量误差的量级,不包括任何系统误差,因此直接应用普朗克全天尘埃模型的尘埃β是合理的。作为一个推论,可以导出可靠的有效温度图,否则会受到β变化的影响。
2015-05-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Chemical significance of different temperature regimes for cosmic-ray-induced heating of whole interstellar grains
宇宙射线引起的全谷物加热引起蒸发和其他影响星际云化学的过程。最近的数据粮食加热频率作为输入的修改速率方程天体化学模型,本研究探讨,全谷物加热温度制度是最有效的改变气体和冰的化学成分。出现这样的问题,因为低温加热,虽然不太有效地诱导蒸发的吸附物种,发生更经常比高温谷物加热。该模型考虑延迟引力坍缩的Bonnor-Ebert球,其次是一个静止的云核阶段。结果发现,全谷物加热制度可以分为三类,这取决于它们引起的物理化学效应。加热到27和30 K的低温阈值诱导解吸的最易挥发的物种- N2和O2冰,和吸附的原子。中温阈值40,50和60 K允许有效的CO和CH 4蒸发,延迟其在冰中的积累。我们发现,40 K的阈值是最有效的宇宙射线诱导的全谷物加热制度,因为它的诱导蒸发的CO促进其他化合物的主要丰度变化。氮分子作为冰质地幔中最易挥发的丰富物质,可能在谷物冷却中发挥重要作用。整粒加热决定了不同分子在颗粒表面堆积的顺序,在复杂有机分子的合成中起着关键作用。
2019-04-25 astro-ph.GA
Icy molecule desorption in interstellar grain collisions
在寒冷的无星和星前云核中观测气态复杂有机分子(COMs),需要有效地将COMs及其母体从星际颗粒上的冰冷地幔中解吸出来。用一个简单的天体化学模型,我们调查,如果机械去除冰碎片之间的斜碰撞在两个大小箱(0.01和0.1微米)可以大大影响COM丰度。两个晶粒碰撞速度被认为是10和50米每秒,对应于现实的晶粒相对速度所产生的双极扩散和湍流,分别。从较小的颗粒,碰撞被假定为删除一个球冠的高度等于1/3和1冰幔厚度,分别。我们发现,诱导的解吸可以提高几个数量级的气相丰度的COM,再现观察到的COM丰度在一个数量级。重要的是,高的气态COM丰度达到了长达1万年的时间尺度和一个相当低的甲醇冰丰度,常见的无星核心。简单的模型,只考虑两个晶粒尺寸箱和几个假设,演示了一个概念,必须用更复杂的方法进行测试。
2022-07-01 astro-ph.GA physics.chem-ph
Deuteration of Organic Molecules as a Probe of Starless Core and Filament Evolution in Barnard 10
Steward Observatory, The University of Arizona(斯图尔德天文台,亚利桑那大学)
本研究以巴纳德10区域的11个低质量无恒星核为对象,观测氘代分子,发现氘代甲醛存在气相形成,不同纤维的核氘分馏有差异,提示无恒星核的氘代特征可用于研究其演化。
2026-09-02 astro-ph.GA
Evolutionary view through the starless cores in Taurus: deuteration in TMC 1-C and TMC 1-CP
无星核和星前核的化学和物理演化对于理解恒星形成过程至关重要。金牛座分子云核心TMC 1-C和TMC 1-CP具有相似的初始条件,为了解前恒星核心阶段的演变提供了极好的机会。我们根据对原型暗核TMC 1-C和TMC 1-CP的观测,研究了无星核的演化阶段,将它们映射到CS $3\rightarrow 2$中,C $^{34}$ S $3\rightarrow 2$,$^{13}$ CS $2\rightarrow 1$,DCN $1\rightarrow 0$、DCN $2\rightarrow 1$、DNC $1\rightarrow 0$、DNC $2\rightarrow 1$、DN $^{13}$ C $1\rightarrow 0$,DN $^{13}$ C $2\rightarrow 1$,N $_2$ H $^+$ $1\rightarrow 0$,和N个$_2$和D个$^+$ $1\rightarrow 0$跃迁。我们进行了CS及其同位素,DCN和DNC线的多过渡研究,以表征这些核心的物理和化学性质。我们使用最先进的气体颗粒化学代码Nautilus和伪时间依赖模型研究了它们的化学性质,以确定它们的演化阶段。观测诊断似乎表明TMC 1-C处于比TMC 1-CP更晚的进化阶段,化学年龄为$\sim$ 1 Myr。TMC 1-C显示出在恒星形成开始时是一个演化核心的迹象,而…
2021-07-01 astro-ph.GA
Dense Molecular Cores Being Externally Heated
我们提出了我们的研究结果的八个致密的核心,以前被归类为无星,红外(3-160 { \micron })成像观测与\textit{AKARI}望远镜和分子线(HCN和N $_2$ H $^+$)映射观测与\textit{KVN}望远镜。结合我们的研究结果与档案IR毫米连续数据,我们研究了这八个核心的无星性质。八个核心中的两个被发现有亮度为$\sim0.3-4.4$ L $_{\odot}$的微弱原恒星。其他六个核心被发现仍然作为无星,可能是在一个动态的过渡状态。使用多波长图像生成的温度图显示,这些核心的外边界增强了约3-6 K,这表明它们很可能是由附近的恒星和/或星际辐射场外部加热的。大维里参数和核心上红色不对称线轮廓的过度主导可能表明核心被设置为膨胀或振荡运动,可能是由于外部加热。大多数无星核都表现出由于微米级尘埃颗粒对光的光的散射而产生的核芯效应。这可能意味着核心的年龄是$\sim10^{5}$年的顺序,与核心演变成振荡阶段所需的时间尺度一致,由于外部扰动。我们的观测结果支持了这样一种观点,即来自邻近恒星和/或星际辐射场的外部反馈可能在核的动力学演化中起重要作用。
2016-05-23 astro-ph.GA
3D Radiative Transfer Modelling and Virial Analysis of Starless Cores in the B10 Region of the Taurus Molecular Cloud
本文利用 NIKA2 仪器对 Taurus Molecular Cloud B10 区域的 14 个无星核进行高分辨率尘埃连续谱观测,结合 3D 辐射转移建模与维里分析,揭示了其内部密度结构、尘埃发射率指数及稳定性,发现约 64% 的核在引力或外部压力下处于维里平衡或束缚状态。
2023-03-16 astro-ph.GA
A particular carbon-chain-producing region: L1489 starless core
我们在Ku波段探测到碳链分子HC_(2n +1)N(n=1-3)和C_(3S),在3 mm波段探测到C_(4 H)N=9-8,J=17/2-15/2,19/2-17/2和CH_(3CCH)J=5-4,K=2的高能激发线,这些激发线指向L1489 IRS的无星核,称为东分子核(EMC)。还获得了所有观察到的线条的地图。与一些早期的无星芯和WCCC源L1527的比较表明,C4 H和CH 3CCH的柱密度接近L1527,EMC和L1527的CH 3CCH柱密度略高于TMC-1。EMC和L1527具有相似的C3 S柱密度,但它们远低于所有无星堆芯的C3 S柱密度,分别只有TMC-1值的6.5%和10%。EMC和L1527的含氮物质的排放处于无星核的中等水平。这些比较表明,EMC中的CCM辐射与L1527相似,尽管L1527包含一颗原恒星。虽然黑暗和静止,EMC是温暖的,在一个较晚的进化阶段比经典的碳链-生产区域在寒冷,黑暗,静止的早期阶段。PACS、SPIRE和SCUBA图明显显示L1489 IRS似乎是EMC的热源。虽然它位于EMC的边缘,但它的辐射光度和辐射温度相对较高。最重要的是,EMC是一个相当特殊的碳链产生区,对CCM科学具有相当重要的意义。
2019-05-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
A Revised Description of the Cosmic Ray-Induced Desorption of Interstellar Ices
冰在星际颗粒上的非热脱附需要解释在冷密云中的气相中不能有效合成的分子的观测结果。也许最重要的非热脱附机制是由宇宙射线(CR)引起的,当宇宙射线穿过颗粒时,将其瞬时加热到高温-颗粒通过冰的(部分)升华冷却回到其原始平衡温度。目前的宇宙射线诱导解吸(CRD)模型假设一个固定的晶粒冷却时间。在这项工作中,我们提出了一个修订的描述CRD中的解吸效率动态地依赖于冰含量。我们适用于修订后的解吸方案,两相和三相化学模型的物理条件下,对应于无星和星前的核心,和分子云信封。我们发现,在星核和星前核,引入动态CRD可以减少气相丰度的数量级在两相化学模型。在三相化学模型中,我们的模型产生了与静态冷却方案非常相似的结果-当只有一个单层的冰被认为是活跃的。冰的丰度通常对颗粒冷却时间的变化不敏感。进一步改进的CRD模型需要考虑到额外的影响,在瞬态加热的晶粒,引入例如通过光谱的CR能量。
2021-09-03 astro-ph.GA
The effect of multilayer ice chemistry on gas-phase deuteration in starless cores
目标。我们的目标是调查是否可以作为一个成功的多层冰模型散装冰模型在复制所观察到的各种氘气相物种的丰度朝向无星核心。方法.我们采用固定的物理条件计算各种氘代物种的丰度作为时间的函数。我们还估计丰度梯度,采用修改后的Bonnor-Ebert球作为核心模型。在多层冰的情况下,我们考虑从表面上的一个或几个单层的解吸。结果我们发现,多层模型预测的$\rm DCO^+$和$\rm N_2D^+$的丰度是约一个数量级低于观察到的,造成的捕获CO和$\rm N_2$到颗粒地幔。由于地幔的捕获,氘在气相中的效率增加,我们发现更强的氘分馏氨比已经观察到的。多层模型的另一个显著特征是$\rm D_3^+$在高密度下成为主要的氘代离子。整体冰模型通常很容易与观测结果相一致。结论.我们的研究结果强调,需要更多的理论和实验工作来了解星际冰的组成和形态,以及可以作用于它们的解吸过程。在当前的约束条件下,散装冰模式似乎是更好地再现观测比多层冰模式。根据我们的结果,$\rm H_2D^+$和$\rm N_2D^+$的丰度比在多层模型中大于100,而在块体模型中只有几个$\times$ 10,因此该比值的观测可以提供无星核中冰形态的信息。与$\rm H_2D^+$和$\rm D_2H^+$相比,$\rm D_3^+$丰度的观察结果将为模型提供额外的限制。
2016-04-18 astro-ph.GA
Grain alignment and disruption by radiative torques in dense molecular clouds and implication for polarization holes
由排列的尘埃颗粒引起的尘埃极化被广泛用于研究各种环境中的磁场,包括恒星形成区。然而,在致密的分子云(MC)中仍然存在什么光学深度的晶粒排列的问题是不清楚的。在本文中,我们的目标是实现的最小尺寸的对齐的晶粒($a_{\rm align}$)和旋转中断($a_{\rm disr}$)的径向扭矩(RAT)作为一个函数的局部物理参数在致密的MC。本文首先求出了无恒星和有恒星时稠密MC中衰减辐射场的辐射强度和平均波长的解析近似,然后导出了$a_{\rm align}$和$a_{\rm disr}$随视消光$A_{V}$和气体密度变化的解析公式。我们发现在密度为$n_{\rm H}\sim 10^{5}\rm cm^{-3}$的无星核中,尺寸为$a<0.25μm$的颗粒可以通过RAT排列到$A_{V}\sim 5$,而微米尺寸的颗粒仍然可以在$A_{V}\sim 50$排列。用$A_{V}$的排列尺寸的增加可以解释朝向无星核观察到的极化孔的存在。对于嵌入原恒星的MC,我们发现,由于辐射强度的增加,对准和旋转破坏的效率都向原恒星增加。这种破坏效应导致偏振度随$A_{V}$或发射强度的降低,这再现了朝向原恒星位置观察到的流行偏振空穴。最后,我们推导出最大$A_{V}$的公式,其中晶粒排列仍然存在于一个无星的核心,并讨论其限制晶粒生长的潜力。
2020-10-15 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
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
The chemical structure of the very young starless core L1521E
L1521 E是金牛座的一个致密的无星核心,早期的研究发现它的分子消耗相对较低,因此表明它是最近形成的。我们的目标是描述L1521 E的化学结构,并将其与更进化的L1544前星核进行比较。我们用IRAM-30 m望远镜获得了L1521 E附近的$\sim$ 2.5 $\times$ 2.5角分跃迁图。我们推导出该物种的丰度,并将其与L1544获得的丰度进行比较。我们估计了CO消耗因子。与L1544类似,$c$-C $_3$ H $_2$和CH $_3$ OH在不同位置处有峰.大多数物质的峰朝向$c$ -C $_3$ H $_2$峰.朝向$Herschel$尘埃峰导出的CO消耗因子为4.3 $\pm$ 1.6,这比朝向L1544的CO消耗因子低约三倍。含硫分子的丰度朝向L1521 E比朝向L1544高$\sim$ 2-20倍。甲醇的丰度在两个岩心上相似。L1521 E的含硫物质丰度高于L1544,表明在致密核的动力学演化过程中,从无星到星前阶段,发生了显著的硫贫化。在L1521 E和L1544之间类似的CH $_3$ OH丰度表明,金牛座在特定的物理条件下形成甲醇,其特征在于几个$\times$ 10 $^4$ cm $^{-3}$和$N$的密度(H $_2$)$\gtrsim$ 10 $^{22}$ cm $^{-2}$,当CO开始灾难性地冻结时,而水仍然可以被显著地光解,使得尘埃…
2019-07-29 astro-ph.GA
Stochastic grain heating and mid-infrared emission in protostellar cores
小颗粒的随机加热经常被认为是恒星形成星系(例如24μm)大红外(IR)通量的主要原因。如果这种机制在星系范围内确实起作用,那么它也应该在更小的尺度上出现。我们计算温度概率密度分布在一个模型的原恒星核心的四个尘埃成分:大硅酸盐和石墨颗粒,小石墨颗粒,多环芳烃颗粒。计算了相应的光谱能量分布,并与具有代表性的红外暗云核的观测结果进行了比较。我们表明,随机加热,诱导的标准星际辐射场,不能解释高中红外发射向中心的核心。为了再现观测到的来自核心投影中心的发射,特别是在24μm处,我们需要将环境辐射场增加约70倍。然而,具有增强辐射场的模型预测在核心外围甚至更高的强度,使其具有环状外观,这是没有观察到的。我们讨论了这一发现的可能影响,并讨论了其他非辐射尘埃加热过程的作用。
2012-01-03 astro-ph.GA
Dust properties inside molecular clouds from coreshine modeling and observations
上下文利用观测资料来推断尘埃的性质、粒度分布和分子云中的物理条件是一个高度退化的问题。目标。coreshine现象,在3.6和4.5 $μ$ m的散射过程,占主导地位的吸收,揭示了它的能力,探索云的致密部分。我们希望使用这种效果来约束灰尘参数。目标是调查在多大程度上颗粒生长(在恒定的尘埃质量)内的分子云是能够解释coreshine的意见。我们的目标是找到尘埃模型,可以解释斯皮策coreshine数据的样本。我们还研究了与我们获得的一些云的近红外数据的一致性。方法.我们选择了四个发生率非常高的coreshine病例的地区:金牛座-英仙座,仙王座,变色龙和L183/L134。我们建立了一个沙尘网格模型,并利用三维Monte-Carlo辐射转移程序研究了重现地表亮度和近红外观测强度比总体趋势的关键参数。网格参数允许调查凝聚后的球形颗粒的效果,从DustEm扩散星际介质颗粒的大小为5 $μ$ m。蓬松度(孔隙度或分形度),冰,和一些经典的粒度分布也进行了测试。我们使用了近红外和大部分中红外强度比作为尘埃模型之间的强判别。结果确定每个波长处的背景场强是一个关键问题。特别是,特别强的背景场解释了为什么我们在3.6和4.5 $μ$ m的银河平面上看不到科雷辛。对于无星的核心,在检测到的地方,观察到的4.5 $μ$ m/3.6 $μ$ m的核心强度比总是低于$\sim$ 0.5,这也是我们在金牛座…
2014-07-22 astro-ph.GA
Impulsive Spot Heating and Thermal Explosion of Interstellar Grains Revisited
本文从理论上重新讨论了在寒冷、稠密的星际云中尘埃颗粒的脉冲加热问题,目的是更好地理解冰地幔爆炸解吸的主要机制。严格地表明,如果反应介质的加热发生在充分局部化的点(例如,宇宙射线对地幔的加热),那么随后的热演化就可以用一个无量纲数$λ$来表征。这个数字标识了两个不同区域之间的分歧:当$λ$超过临界值(阈值)时,热方程呈现爆炸解,即,热(化学)爆炸被触发。否则,热扩散会导致沉积的热量扩散到整个谷物上-这种情况通常称为全谷物加热。该理论使我们能够找到物理参数的临界组合,这些参数决定了由于脉冲点加热而导致的冰地幔爆炸。特别是,计算表明,重宇宙射线种类(例如,铁离子)与尘埃碰撞能够引发爆炸。根据最近计算的局部宇宙射线谱,估计了爆炸脱附的预期速率。解吸的效率,影响所有的固体物种独立于它们的结合能,被证明是与其他宇宙射线解吸机制通常认为在文献中。此外,该理论使我们能够估计可能储存在地幔中的活性物质的最大丰度,这对现有的天体化学模型提供了重要的限制。
2015-03-17 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Deuteration in starless and prestellar cores
在致密的无星核和原恒星核中,氘代物质相对于非氘代物质的相对丰度可以比当地的星际介质大几个数量级。这种增强通过气相和尘埃颗粒中的多个途径进行,其中化学物质强烈依赖于物理条件。在本章中,我们将讨论如何灵敏,高分辨率的观测与氘分子发射的ngVLA将跟踪致密气体结构和运动学的紧凑的物理尺度上跟踪恒星形成的核心和年轻的原恒星和拱星吸积区的后续形成的引力坍缩。同时,这种观测将在追踪恒星和行星形成各个阶段的化学历史方面发挥关键作用。许多关键氘代物质的低J跃迁,以及它们的未氘代对应物,位于60-110 GHz频率窗口内,其低端在很大程度上是现有设施和仪器无法获得的。只有ngVLA提供的灵敏度和角分辨率相结合,将使对恒星形成最早阶段的物理和化学的研究无与伦比。
2018-10-16 astro-ph.GA astro-ph.IM
Hydrodynamics with gas-grain chemistry and radiative transfer: comparing dynamical and static models
我们量化,如果化学丰度梯度的动态模型的核心崩溃,包括随时间变化的密度和温度的差异很大的丰度来自静态模型,其中的密度和温度结构的核心保持固定的化学演变。对于这项研究,我们开发了一个新的一维球对称流体动力学代码,耦合流体动力学方程与一个全面的时间依赖性的气体-颗粒化学模型,包括氘和自旋态化学,和辐射转移计算,以获得自洽的时间依赖性的化学丰度梯度。我们应用该代码来模拟一个无星核心的崩溃点时,进入流成为超音速。动态和静态模型预测的丰度在核心演化的静止阶段几乎相同,但结果开始发散后,核心崩溃,其中静态模型低估了丰度在高中密度(内核)和低估他们在低密度(外核),这是清楚地反映在模拟线。静态模型通常高估了氘,这是越来越明显的更多的D原子取代的分子。我们还发现,使用有限的化学网络,或有限的冷却分子,可能会导致过高估计崩溃的时间尺度,在某些情况下,可能会完全阻止崩溃。在我们的模型中,核心中心附近的大部分线冷却是由于HCN、CO和NO造成的。总之,使用静态物理模型并不是模拟无星核心在引力坍缩开始后化学丰度的可靠方法。采用复杂的化学和一套全面的冷却分子是必要的,以充分模拟崩溃。
2018-01-24 astro-ph.GA
Temperature spectra of interstellar dust grains heated by cosmic-rays II: dark cloud cores
宇宙射线对星际颗粒的加热是星际分子云中颗粒表面分子脱附的重要机制。本研究的目的是提供一个详细的温度谱,这种CR诱导加热。为此,橄榄石晶粒半径为0.05,0.1和0.2微米的星际气体屏蔽与各向同性柱密度特性的黑暗核心被认为是。考虑到厚度不断增加的冰幔的积累。CR能谱得到这些列密度的32个宇宙线成分。我们计算了具有已知能量的CR核撞击颗粒的频率,沉积了一定量的能量。作为结果,我们得到的能量和温度谱受CR击中的晶粒。这使得改善现有的方法CR诱导的全谷物加热天体化学建模。
2018-10-01 astro-ph.GA
Suppression of star formation in dwarf galaxies by grain photoelectric feedback
光电加热一直被认为是中性星际介质的主要热源。对螺旋星系的模拟发现了一些迹象,表明光电加热可以抑制恒星的形成。然而,包括光电加热的模拟通常发现,它对螺旋星系或矮星中恒星形成的速率几乎没有影响,这表明超新星而不是光电加热负责设定星系中的恒星形成定律。这一结果与最近的工作表明,恒星形成的法律,取决于星系金属,预期光电加热,但不是超新星,再现了当今的星系人口比金属独立的一个更好。在这里,我们报告了一系列的模拟矮星系,其中光电加热和超新星的影响预计是最强的。我们同时包括空间和时间相关的光电加热,我们解决了每个超新星爆炸波的Sedov阶段,使我们能够直接测量超新星和尘埃加热的动量注入的相对重要性远紫外(FUV)光子在抑制恒星形成。我们发现,超新星是无法解释的长期观察到的气体耗尽时间在矮星系。相反,普通的光电加热是矮星系在任何给定时间调节恒星形成速率的主要手段,相对于只有超新星的模拟,恒星形成速率被抑制了一个数量级以上。
2016-05-02 astro-ph.GA
The Effect of Weak Cosmic Ray Heating Events on the Desorption of $\rm H_2$
本文通过数值解吸模型研究弱宇宙射线加热事件对星际冰中$\ m H_2$解吸的影响,发现即使考虑高频弱加热,仍不足以导致显著$\ m H_2$解吸,且其对其他弱结合物种的影响仅限于低柱密度区域。
2025-07-02 astro-ph.GA
A correlation between chemistry, polarization and dust properties in the Pipe Nebula starless core FeSt 1-457
分子云中的星前核提供了恒星形成的初始条件。我们使用IRAM 30米望远镜和PdBI研究烟斗星云中无星核心FeSt 1-457(核心109)的化学和物理性质。我们拟合了N_2H ~+(1-0)IRAM 30 m数据的超精细结构。这使我们能够高精度地测量速度场,线宽和不透明度,并推导出激发温度和柱密度的核心。我们使用一个修改后的Bonnor-Ebert球模型,增加了一个温度梯度的中心,以适应1.2毫米的连续发射和视觉消光图。使用这个模型,我们估计的丰度的N2 H+和其余的分子线检测到的30 GHz宽的线调查在3毫米与IRAM 30米使用ARTIST软件。核心呈现出丰富的化学物质,从早期(C3 H2,HCN,CS)和晚期分子(例如,N2 H+),氮、氧和硫化物分子具有明显的化学空间差异。对于大多数检测到的分子(HCN,HCO+,CH 3OH,CS,SO,13 CO和C18 O),丰度最好用三个值拟合,向核心中心呈现至少1或2个数量级的丰度明显降低。Bonnor-Ebert分析表明,地核的引力不稳定,磁场也不足以避免坍缩。分子在尘埃颗粒上的耗尽发生在核心的内部,在那里尘埃颗粒生长和尘埃去极化也发生了。这表明这些属性可能是相关的。另一方面,一些分子表现出不对称的综合发射图,这似乎是与以前报道的亚毫米偏振不对称。这些不对称性可能是由于核心西侧的星际辐射场更强。
2016-09-29 astro-ph.GA astro-ph.SR
Properties of Starless and Prestellar Cores in Taurus Revealed by Herschel SPIRE/PACS Imaging
利用70 $μ$ m、160 $μ$ m、250 $μ$ m、350 $μ$ m和500 $μ$ m连续谱带的Herschel SPIRE和PACS图像,研究了金牛座恒星形成区L1495云致密核的密度和温度结构。一个样本组成的20个核心,选择使用光谱和空间标准,分析使用一种新的极大似然技术,COREFIT,它充分考虑到仪器的点扩散函数。我们得到中心尘埃温度,$T_0$,在6-12 K的范围内,并发现,在大多数情况下,在大的径向距离的径向密度衰减是一致的$r^{-2}$变化预期的Bonnor-Ebert球体。然而,我们的两个核心表现出明显更陡峭的下降,并且由于两者似乎都是引力不稳定的,这种行为可能对坍缩模型有影响。我们发现$T_0$和峰值柱密度之间存在很强的负相关性,正如预期的那样,如果尘埃主要由星际辐射场加热。在我们估计的核心中心的温度下,含碳分子冻结为尘埃颗粒上的冰幔,这种行为在这里得到了我们估计的核心位置与先前公布的H $^{13}$ CO $^+$峰位置之间缺乏对应关系的支持。在此基础上,我们的观察建议升华区半径通常为$\sim 10^4$ AU。然而,与先前发表的8400 AU分辨率下的N-$_2$ H $^+$数据相比,没有证据表明在该分辨率下N-$_2$ H $^+$耗尽。
2014-01-30 astro-ph.GA
Spitzer and HHT observations of starless cores: masses and environments
我们提出了斯皮策观测的12个无星核心的样本选择有突出的24微米的阴影。斯皮策图像显示8和24微米的阴影,在某些情况下70微米的阴影;这些空间分辨的吸收特征跟踪核心的致密区域。我们用海因里希·赫兹望远镜(HHT)对这些地核进行了~(12)CO(2-1)和~(13)CO(2-1)的测绘。我们使用阴影特征来获得光学深度图。我们推导出的核心和周围环境的分子质量,我们发现,24微米的阴影质量总是大于或等于在同一地区的分子质量,一个差异可能造成的CO冻结-尘埃颗粒。我们将这个样本与我们之前研究的两个额外的核心相结合,使样本总数达到14个核心。使用一个简单的金斯质量标准,我们发现,约2/3的核心选择有突出的24微米的阴影正在崩溃或接近崩溃,毫米线观测支持的结果。在该子集中,至少一半具有70微米阴影的指示。所有观察到的在70微米处产生吸收特征的芯都接近崩溃。我们得出结论,24微米的阴影,甚至70微米的阴影,是云核接近崩溃的有用标志。
2009-11-03 astro-ph.GA astro-ph.SR
Quasi-equilibrium chemical evolution in starless cores
本文在综合气-粒化学模型与经验物理/动力学模型耦合的框架下,评估了孤立前恒星核 L1544 中 H2O、CO 等小分子的化学演化,发现化学网络保持准平衡,简单网络可近似计算主要氧碳物种丰度,且冰幔结构保留了沉积时气相丰度的记忆。
2024-04-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
Ices in starless and starforming cores
冰颗粒地幔通常通过红外光谱观测到致密云、云核、原恒星包层和原行星盘。高达80%的可用氧、碳和氮都存在于这些冰中;最常见的冰成分-- H2O、CO2和CO --在许多恒星形成区的丰度仅次于H2。除了作为一个分子库,冰化学是负责大部分的化学演变,从水到复杂的,益生元分子。结合现有的ISO,斯皮策,VLT和凯克冰数据的结果在一个大样本的冰源(\sime 80),跨越所有阶段的恒星形成和大范围的原恒星光度(<0.1-105 L \odot)。在这里,我们总结了不同的技术,已被应用到挖掘这个冰的数据集上的信息,在不同的环境中的典型冰成分,这意味着什么冰的形成和演变过程中的恒星和行星形成。重点是如何最大限度地利用冰观测的经验约束,其次是从实验和模型的信息的应用。这一策略被用来识别冰带,并限制哪些冰在云形成的早期形成,哪些冰在星前核心形成,哪些冰需要原恒星的热量和/或紫外线辐射才能形成。统计检验,生存分析和冰地图的效用是突出的,后者直接揭示了星前冰的形成发生在两个阶段,分别与H2O和CO冰的形成,大多数原恒星冰的变化可以解释的差异在星前CO冰形成阶段。最后,特别注意直接观察复杂冰的困难,以及气体观测,实验和模型如何帮助限制这一冰化学阶段。
2011-07-28 astro-ph.GA
Mantle formation, coagulation and the origin of cloud/core-shine: II. Comparison with observations
许多致密的星际云可以在近红外线(通常称为“云闪”)和中红外线(所谓的“科雷辛”)的辐射中观察到。这些C-shine观测通常被解释为晶粒生长,但没有模型能够自洽地解释从近红外到亚毫米的尘埃光谱能量分布。我们想证明我们的新的核心/地幔演化尘埃模型THEMIS(在IaS的非均匀尘埃演化模型),这已被证明是有效的远红外和submm,再现C-shine观测的能力。我们的出发点是一个物理驱动的核心/地幔尘埃模型。它由3个尘埃种群组成:富含芳香碳的小颗粒;具有富含芳香碳的地幔的较大的核/地幔颗粒,以及由无定形富硅酸盐碳或无定形硅酸盐组成的核。我们假设一个进化的路径,这些颗粒,当进入密集的地区,可能首先形成第二个富碳酸盐的碳地幔(凝聚的小颗粒,从气相中的碳的吸积),第二凝聚在一起,形成大的聚集体,和第三吸积气相分子覆盖他们与冰地幔。为了计算相应的尘埃发射和散射,我们使用三维蒙特卡罗辐射转移代码。我们表明,我们的全球进化尘埃建模方法THEMIS使我们能够重现C-闪耀观测密集的无星云。尘埃的散射和排放对云中心密度和云密度廓线的陡度最为敏感。改变这两个参数导致的变化,这是更强的近红外,在这两个C-发光强度和配置文件。结合富镁地幔形成和低水平凝聚成聚集体,我们可以自洽地解释所观察到的C-闪耀和远红外/亚毫米发射到致密的无星云。
2016-02-01 astro-ph.GA
Radiation thermo-chemical models of protoplanetary disks. Grain and polycyclic aromatic hydrocarbon charging
上下文围绕着前主序星的星系随着时间的推移通过湍流粘性扩散而演变。解释湍流强度的主要竞争者是磁旋转不稳定性(MRI)模型,其效率取决于盘电离分数。目的。我们的目标是计算自洽的化学,包括PAH电荷化学,颗粒充电和湍流α参数的有效值的估计,以找到磁盘湍流的观测签名。方法.在物理化学程序ProDiMo中,我们介绍了PAH和颗粒充电物理以及它们与其他气相反应的相互作用。非理想的磁流体力学效应,如欧姆和双极扩散参数化,以获得一个有效的值的湍流参数α_eff。我们探讨了湍流加热和谱线展宽对CO同位素亚毫米谱线的影响。结果α_eff的空间分布依赖于各种不受约束的盘参数,如磁参数β_mag或原行星盘内部的宇宙射线密度分布。内部圆盘中平面显示了所谓的死区的存在,在该死区中湍流几乎不存在。盘的加热主要是通过死区中尘埃颗粒的热适应,死区外高达几百个天文单位的粘性加热,以及外盘的化学加热。CO旋转线探测了湍流最大的温暖分子盘层。然而,CO线轮廓上的湍流的影响是最小的,难以区分的热加宽。结论.在死区之外的盘中平面中的气体的粘性加热是有效的。单独从CO旋转线观测确定α是具有挑战性的。
2018-11-21 astro-ph.GA
Influence of the nano-grain depletion in photon-dominated regions: Application to the gas physics and chemistry in the Horsehead
从弥漫的星际介质(ISM)到密度更大的云(如光子主导区(PDR)),物理条件的巨大差异引发了尘埃性质(即成分,大小和形状)的演变。气体的物理和化学性质与这些尘埃性质密切相关,因此受到尘埃演化的影响,特别是受PDR外部辐照部分纳米颗粒耗尽的影响。我们强调的影响,纳米颗粒耗尽的气体物理和化学的马头星云,一个原型PDR。我们使用了一个模型的原子和分子气体的PDR,Meudon PDR代码,使用扩散ISM样灰尘和马头样灰尘的气体物理和化学研究纳米颗粒耗尽的影响,专注于光电加热和H2形成的影响,因此,对H2气体线。我们发现,在马头纳米晶粒耗尽强烈影响气体加热通过光电效应,从而气体温度和H2的形成,因此H -> H2的位置。因此,H2的前四条纯转动线(例如0-0 S(0)、S(1)、S(2)和S(3))的变化系数为2至14。在模型中经常被低估的0-0 S(3)线在考虑纳米颗粒损耗时被低估得更厉害,这是由于通过光电效应减少了气体加热。这强烈表明,我们的理解的激发H2和/或加热过程中的马头,更一般地在PDR,仍然是不完整的。马头外部的纳米颗粒耗尽对几种气体示踪剂有很大的影响,这些气体示踪剂在JWST对辐照云的观测中将是突出的。因此,我们需要考虑这种消耗,以提高我们对马头的理解,更普遍的是PDR,并为任务的最佳科学回报做出贡献。
2021-04-16 astro-ph.GA
Nitrogen chemistry and depletion in starless cores
我们研究了含氮物种的化学,主要是CN,HCN和HNC的同位素,在前原恒星核的样品。我们使用IRAM 30 m望远镜测量了L 1544、L 183、Oph D、L 1517 B、L 310中CN、HCN、13 CN、H13 CN、HN 13 C和HC 15 N的转动和超精细跃迁发射。观测是沿着穿过尘埃排放峰值的轴向切口在若干有规律间隔的偏移位置进行的。减少和分析观察结果,以获得柱密度,使用丰度较低的同位素变体的测量,以尽量减少线中有限的光学深度的后果。的意见进行了比较与预测的自由降落引力坍缩模型,其中包括一个非平衡处理相关的化学。我们发现,CN,HCN,和HNC仍然存在于气相中的密度远高于CO耗尽到晶粒。CN:HCN和HNC:HCN丰度比在我们样品的所有对象中大于1。此外,没有观测证据表明,这些比率随着距离尘埃排放峰值的偏移量增加而变化很大,因此也就随着密度的增加而变化。虽然CN和CO的差别冻结可以根据当前的化学性质来理解,但CN:HCN比率的行为更难以解释。模型表明,大多数氮并不处于气相,而是可能被锁定在冰中。明确的结论需要测量低温下关键中性-中性反应的速率系数。
2010-01-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Importance of Physical Models for Deriving Dust Masses and Grain Size Distributions in Supernova Ejecta I: Radiatively Heated Dust in the Crab Nebula
最近对超新星遗迹(SNRs)的远红外(IR)观测显示,在其喷出物中有大量新凝聚的尘埃,与现有耐火元素的总质量相当。从这些观测中得出的尘埃质量假设,无论尘埃加热机制或颗粒半径如何,给定种类的所有颗粒都以相同的温度辐射。在本文中,我们推导出的尘埃质量的蟹状星云喷出物,使用的加热和辐射的尘埃的物理模型。我们采用了幂律分布的颗粒大小和两种不同的尘埃成分(硅酸盐和无定形碳),并计算每个尘埃颗粒的加热率的脉冲星风星云(PWN)的辐射。我们发现,晶粒达到一个连续的温度范围,这取决于它们的大小和成分。从最佳拟合模型得到的总质量为0.019-0.13太阳质量,这取决于假设的颗粒成分。我们发现,粉尘颗粒的幂律粒度分布的特点是由一个3.5-4.0的幂律指数和大于0.1微米的最大粒径。颗粒大小和成分与IIP型SN中形成的尘埃颗粒的预期一致。我们推导出的尘埃质量至少是一个因素的两个小于在以前的研究中的蟹状星云,假设更简化的双温度模型的质量报告。本研究的结果表明,在一个现实的尘埃温度分布的物理模型,可以约束尘埃的属性,并影响派生的尘埃质量。我们的研究也可能有重要的影响,推导出其他SNRs的颗粒特性和质量估计,以及SNe是否是银河系星际介质(ISM)和外部星系中尘埃的主要来源的最终问题。
2013-07-03 astro-ph.GA
The mass, location and heating of the dust in the Cassiopeia A supernova remnant
我们的热尘埃排放模型加热的尘埃颗粒由同步辐射和粒子碰撞,在适当的条件下,四个不同的冲击和未冲击的气体成分的仙后座A(Cas A)超新星遗迹(SNR)。通过拟合得到的光谱能量分布(SED)所观察到的SNR尘埃通量,我们确定所需的尘埃质量在每个组件。我们发现,所观察到的SED可以再现$\sim 0.6 \, {\rm M_\odot}$的硅酸盐颗粒,其中大部分是在未经冲击的喷出物和加热的同步辐射领域。位于X射线发射反向冲击波和爆炸波区域的较温暖的尘埃有助于较短波长的红外发射,但只占总尘埃质量的一小部分。碳粒最多可以构成总尘埃质量的$\sim 25 \%$。结合气体质量的估计,我们得到的灰尘,气体质量比为每个组件,这表明在喷出物的冷凝效率高,和冲击喷出物团块中的灰尘是很好的保护,从破坏溅射在反向冲击。
2019-02-05 astro-ph.GA
Temperature spectra of interstellar dust grains heated by cosmic-rays I: translucent clouds
宇宙射线(CR)粒子对整个星际尘埃颗粒的加热通过促进颗粒表面的分子解吸、扩散和化学反应来影响分子云中的气体-颗粒化学。这种加热的频率$f_T$,s $^{-1}$,决定了对于被CR颗粒撞击的颗粒,达到一定温度$T_{\rm CR}$,K的频率。这项研究旨在为天体化学家提供全面和更新的数据集的CR诱导的全谷物加热。我们提出了计算的$f_T$和$T_{\rm CR}$光谱的裸橄榄石颗粒半径$a$为0.05; 0.1; 0.2 $μ$ m,并覆盖有厚度为0.1 $a$和0.3 $a$的冰幔这样的颗粒。晶粒形状和结构的影响被认为是,以及30 CR元素成分与更新的能谱对应的半透明云与$A_V=2$镁。能量沉积由CRs在晶粒材料计算与SRIM程序。我们报告了所有9种晶粒类型的完整$T_{\rm CR}$谱,并考虑了10 K和20 K的初始晶粒温度。我们还提供了一系列最小$T_{\rm CR}$值的频率。计算的数据集可以简单而灵活地在天体化学模型中实现。结果表明,在半透明云的情况下,目前采用的速率加热整个谷物的温度超过70 K被低估了约两个数量级的天体化学数值模拟。此外,谷物被CRs加热到适度的温度(20- 30 K),间隔几年,这降低了冰化学爆炸的可能性。
2016-05-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cool dust heating and temperature mixing in nearby star-forming galaxies
星系中星际介质的物理条件与环境辐射场和尘埃颗粒的加热密切相关。为了在广泛的物理条件下表征星系中的尘埃特性,我们在这里介绍了61个星系的整个样本的径向表面亮度分布,这些星系来自附近星系的关键洞察:Herschel远红外巡天(KINGFISH)。我们工作的主要目标是表征颗粒的发射率,尘埃温度和星际辐射场负责加热尘埃。拟合后的灰尘和恒星的径向轮廓指数函数,我们适合在每个环形区域的远红外光谱能量分布(SED)与单温度修改的黑体使用可变(MBBV)和固定(MBBF)发射率指数β,以及与物理动机的灰尘模型。结果表明,虽然大多数SED参数随半径减小,但发射率指数β在某些星系中也随半径减小,而在另一些星系中则随半径增大,或在内部区域增大而在外部区域减小。尽管物理模型的颗粒发射率固定(平均β ~ 2.1),但它们能够很好地适应β <= 1的平坦光谱斜率。我们发现,较平坦的斜率(β <= 1.5)与较冷的温度有关,与通常的Tdust-β简并所预期的相反。这种趋势与Umin的变化有关,因为β和Umin在KINGFISH星系采样的Umin的整个范围内非常紧密地联系在一起:低Umin与平坦β <=1相关。这两个结果都有力地表明,MBBV拟合中的低表观β值(平坦斜率)是由沿视线的温度混合引起的,而不是由晶粒特性的固有变化引起的。摘要为arXiv截断。
2014-09-20 astro-ph.GA
The JCMT Gould Belt Survey: First results from the Corona Australis molecular cloud and evidence of variable dust emissivity indices in the Coronet region
该研究利用JCMT和Herschel数据对南冕座分子云进行观测,识别39个源,并发现Coronet区域尘埃发射率指数β变化,尤其在SMM-6中β较低,表明存在大尘埃颗粒。
2025-01-20 astro-ph.GA
Thermodynamics of Giant Molecular Clouds: The Effects of Dust Grain Size
本研究针对尘埃颗粒尺寸分布对恒星形成的影响不明确的问题,通过磁流体动力学模拟发现,颗粒尺寸增大导致尘埃不透明度降低,进而抑制恒星形成,且恒星形成效率对颗粒尺寸高度敏感。
2024-10-06 astro-ph.GA
Dust masses and grain size distributions of a sample of Galactic pulsar wind nebulae
我们计算尘埃光谱能量分布(SED)的粒度和成分的范围内,使用适当的物理特性为5脉冲星风星云(PWNe),尘埃排放与喷出物已被检测到。通过拟合观测到的沙尘SED与我们的模型,与不同尺寸的颗粒的数量作为自由参数,我们能够确定在每个PWN的粒度分布和总的尘埃质量。我们发现,所有五个PWNe需要大($\ge 0.1 \, {\rm μm}$)颗粒,以弥补大部分的尘埃质量,与微米级或更大的颗粒存在的强有力的证据。只有两个PWNe含有不可忽略的小($<0.01 \, {\rm μm}$)颗粒。尺寸分布通常很好地表示为破幂律,尽管我们的不确定性太大,无法排除其他形状。我们发现蟹状星云的总尘埃质量为$0.02-0.28 \, {\rm M}_\odot$,这取决于其成分和与同步辐射源的距离,与最近的估计一致。对于我们样本中的三个物体,PWN同步加速器光度不足以为观测到的尘埃发射提供动力,并且需要额外的碰撞加热,无论是来自蟹状星云中发现的温暖,致密的气体,还是更高温度的冲击材料。对于G $54.1$ + $0.3$,尘埃被附近的OB星加热,而不是PWN。推断的尘埃质量变化显着取决于假设的加热机制的细节,但在所有情况下,大质量分数的微米级颗粒是必需的。
2019-12-04 astro-ph.GA
A study of the $c$-$\mathrm{C_{3}HD}$/$c$-$\mathrm{C_{3}H_{2}}$ ratio in low-mass star forming regions
我们使用$c$-$\mathrm{C_{3}H_{2}}$的氘化来探测无星和原恒星核的物理参数,与它们的演化状态相关,并将其与$\mathrm{N_{2}H^{+}}$-氘化进行比较,以研究含C和含N物质的氘化之间可能的差异。我们在金牛座和英仙座复合体的10个无星核和5个原恒星中观测到了主要的$c$-$\mathrm{C_{3}H_{2}}$、单氘和双氘的$c$-$\mathrm{C_{3}HD}$和$c$-$\mathrm{C_{3}D_{2}}$以及同位素体$c$-$\mathrm{{H^{13}CC_{2}H}}$。我们检查了$N$($c$-$\mathrm{C_{3}HD}$)/$N$($c$-$\mathrm{C_{3}H_{2}}$)比值与尘埃温度以及$\mathrm{H_2}$柱密度和CO消耗因子之间的相关性。所得$N$($c$-$\mathrm{C_{3}HD}$)/$N$($c$-$\mathrm{C_{3}H_{2}}$)比值在误差条内,与检测到$c$-$\mathrm{C_{3}HD}$的所有无星岩心中的$10\%$一致。这也解释了除了源HH 211之外的原恒星,在那里我们测量了高氘水平的$23\%$。$\mathrm{N_{2}H^{+}}$的氘化遵循相同的趋势,但在动态演化的核心L1544中要高得多。朝向原恒星核心,温度最低的天体在$c$-$\mathrm…
2018-07-12 astro-ph.GA astro-ph.SR
Efficient methanol production on the dark side of a prestellar core
我们目前的ALMA地图的无星分子云核心蛇夫座/H-MM 1的氘代氨(ortho-NH 2D),甲醇(CH 3OH),和一氧化硫(SO)的线。NH 2D发射中可以看到致密的核心,而CH 3OH和SO分布形成围绕核心的晕。由于甲醇是在谷物表面形成的,其排放突出显示了从谷物解吸特别有效的区域。甲醇和一氧化硫在核心东侧的狭窄区域最为丰富。这一面受到来自西方的较强外部辐射场的庇护。我们发现,在光照侧的光解离可以引起不对称的甲醇分布,但在H-MM 1中观察到的鲜明对比是很难解释的,如果不假设增强解吸的阴影侧。最明亮的发射区域有一个波浪状的结构,在一端卷起。这是剪切流中Kelvin-Helmholtz不稳定性的特征。我们认为,在这个区域中,甲醇和硫被释放作为一个结果的颗粒-颗粒碰撞引起的剪切涡。
2020-05-04 astro-ph.GA
Precessing Jet and Large Dust Grains in the V380 Ori NE Star-forming Region
在SiO和CO J = 1 - 0线中对V380 Ori NE双极流出成像,在2.0-0.89 mm连续体中观察到L1641中的致密核心。高度准直的SiO喷流在位置和速度上都表现出点对称的振荡模式,这表明喷流轴是旋进的,驱动源可能属于非共面的二元系统。综合考虑位置和速度的变化,得到了精确的射流参数。原恒星系统几乎是从侧面观察的,喷流的流速为35公里/秒,岁差周期为1600年。CO外流长度给出了一个6300年的动态时标,原恒星必须非常年轻。推测的双星分离度为6-70金,暗示这个原双星系统可能是通过盘不稳定过程形成的。L1641致密核心的连续光谱表明,发射来自尘埃,并与修改后的黑体函数的拟合给出发射率功率指数β = 0.3-2.2。发射率指数与分子谱线宽度呈正相关,而与辐射光度和温度的相关性不强。V380 Ori NE的β值特别低,为0.3,这初步表明存在毫米级的尘埃颗粒。由于尘埃的生长需要数百万年,比原恒星的年龄长得多,这个核心可能在无星核心阶段产生了大颗粒。HH 34 MMS和HH 147 MMS也具有低发射率指数。
2017-10-10 astro-ph.GA
First Detections of PN, PO, and PO+ toward a Shocked Low-mass Starless Core
本研究首次在低质量无恒星核中探测到PN、PO和PO⁺,证实激波是磷从尘埃释放到气相的主因,测得相关丰度比,揭示PO⁺可在标准宇宙线电离率下形成,为益生化学研究提供新观测依据。
2025-06-13 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Infrared Emission and the Destruction of Dust in HII regions
研究了年轻大质量恒星周围电离氢区红外辐射的产生和观测到的波长为8、24和100 μ m的红外强度分布。HII区域的演变处理使用自洽的化学动力学模型,其中包括三个尘埃种群-大硅酸盐颗粒,小石墨颗粒,多环芳烃(PAHs)。红外光谱能量分布采用了一个考虑小颗粒和大分子随机加热的辐射转移模型。计算结果与Spitzer和Herschel对RCW 120星云的观测结果进行了比较。研究了与气体粒子碰撞和恒星辐射场对小颗粒随机加热的贡献。结果表明,具有均匀PAH含量的模型不能再现8微米处的环状IR强度分布。多环芳烃在电离区被破坏的模型提供了一种手段来解释这种强度分布。这个模型是在现实的特征破坏时间的多环芳烃的意见。
2013-07-24 astro-ph.GA
Calculation of Stochastic Heating and Emissivity of Cosmic Dust Grains with Optimization for the Intel Many Integrated Core Architecture
宇宙尘埃粒子有效地减弱了星光。它们对星光的吸收产生了从近红外到远红外的发射光谱,这取决于尘埃颗粒的大小和性质,以及加热辐射场的光谱。近红外到中红外由非常小的颗粒的发射主导。然而,模拟这些粒子对星光的吸收在计算上是昂贵的,并且是处理恒星对尘埃加热的自洽辐射输运代码的一个重要瓶颈。在本文中,我们总结了计算宇宙尘埃的随机发射率的形式主义,这是在早期的作品中开发的,并提出了一个新的库HEATCODE实现这种形式主义的计算任意颗粒的性质和加热辐射场。我们的库是高度优化的通用处理器与多个核心和向量指令,分层内存缓存结构。HEATCODE库还可以在实现英特尔多集成核心(英特尔MIC)架构的协处理器卡上高效运行。我们将详细讨论我们为优化英特尔MIC架构而采取的优化步骤,这些步骤也显著提高了通用处理器上代码的性能,并为每个步骤提供代码示例和性能基准测试。单个英特尔至强融核协处理器(英特尔MIC架构)上的HEATCODE库性能大约是通用双路多核处理器系统的2倍,而标称功耗大致相同。该库支持异构计算采用主处理器同时与多个协处理器,可以很容易地纳入现有的辐射传输代码。
2013-11-19 astro-ph.GA astro-ph.IM cs.DC
Spinning Dust Emission: Effects of irregular grain shape, transient heating and comparison with WMAP results
普朗克有望回答早期宇宙的关键问题,但它也提供了对异常微波发射的进一步理解。自旋尘埃粒子的电偶极辐射仍然是异常微波辐射的有利解释。本文提出了一种计算具有转动惯量的不规则小颗粒转动辐射的方法$I_{1}> I_{2}> I_{3}$。我们表明,一个转矩自由旋转的不规则颗粒与一个给定的角动量辐射在多个频率模式。所得旋转粉尘光谱具有峰值频率和发射率随颗粒形状不规则程度而增加,其由$I_{1}:I_{2}:I_{3}$定义。我们讨论了如何在体坐标系中的偶极矩$\bmu$的取向影响旋转尘埃光谱的不同制度的内部热波动。我们表明,自旋尘埃发射率的情况下,强的热波动是不太敏感的$\bmu$的取向比在弱的热波动的情况下。我们计算自旋尘埃光谱的气体密度和偶极矩的范围。研究了可压缩湍流对旋转粉尘排放强度的影响。我们表明,在湍流介质中的发射强度增加的一个因素,从1.2-1.4相对于在均匀介质中,作为音速马赫数$M_{s}$从2-7增加。最后,旋转尘埃参数的约束,通过拟合我们的改进模型,五年{ \it威尔金森微波各向异性探针}互相关前景光谱,H $α$相关和100 $μ$ m相关的发射光谱。
2011-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Full SED fitting with the KOSMA-τ PDR code - I. Dust modelling
我们修改了KOSMA-τ PDR模型代码中星际尘埃的处理,以实现代码中与尘埃相关的物理学的一致描述。尘埃的详细知识的属性,然后被用来计算尘埃的连续排放连同线排放的化学物种。将KOSMA-τ PDR程序与多组分尘埃辐射转移程序(MCDRT)耦合,在球对称假设下求解了尘埃团中的辐射转移方程和热平衡方程,在计算尘埃温度时假定尘埃团处于热平衡,忽略非平衡效应。我们更新了光电加热的计算,并将光电加热的参数化范围扩展到高密度和紫外场。我们修改了计算的H2形成的粮食表面,包括Eley-Rideal效应,从而允许高温H2的形成。我们演示了不同的光学性质,温度,加热和冷却能力的晶粒如何影响模型云的物理和化学结构。最有影响力的修改是在允许化学吸附的颗粒表面上形成H2的处理。这显著增加了总的H2形成,并且连接的H2形成加热在模型团块的外层中提供了深刻的加热贡献。PAH表面的光电加热和H2的形成提供了一个提升的温度外云层,这是清楚地跟踪高J CO线的贡献。增加尘埃粒度分布中小颗粒的比例,会导致外层云层中更热的气体,这是由更有效的加热和更冷的云中心引起的,而这又是由更有效的FUV消光引起的。
2012-11-15 astro-ph.GA astro-ph.IM