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
ALMA observations of doubly deuterated water: Inheritance of water from the prestellar environment
确定太阳系中水的D/H比的起源对于我们理解恒星和行星形成过程中水的化学踪迹至关重要。最近的建模表明,比较的D $_2$ O/HDO和HDO/H $_2$ O的比例是一个强大的方法来跟踪水的化学演化,特别是,确定D/H比是继承自分子云或建立在本地。我们试图确定D $_2$ O柱密度,并推导出D $_2$ O/HDO的比率在温暖的区域朝向低质量0级源B335和L483。结果与天体化学模型和以前的观测结果进行比较,以确定其对水的化学演化的影响。我们提出了ALMA观测的D $_2$ O跃迁在316.8 GHz的B335和L483在$<$ 0.5”($<$ 100 au)的分辨率,探测内部温暖的信封气体。在假设三种水同位素具有单一激发温度和相似的空间范围的条件下,通过合成光谱建模和直接高斯拟合确定了D $_2$、HDO和H $_{2}^{18}$ O的柱密度. D $_2$ O在内部暖包层中朝向两个源被检测到。导出的D $_2$ O/HDO比率对于L483为$(1.0\pm0.2)\times10^{-2}$,对于B335为$(1.4\pm0.1)\times10^{-2}$。高的D $_2$ O/HDO比值是水从星前阶段向下到内部温暖包络的化学遗传的强烈指示。这意味着星前阶段的当地云条件,如温度和时间尺度,决定了后期的水化学,并可能提供年轻系统的化学分化来源。此外,观测到的D $_2$ O…
2021-06-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
First Detection of CH3OD in Prestellar Cores
本文首次在星前核 L1448 和 B213-C6 中探测到 CH3OD,并约束了 CH2DOH/CH3OD 比值及两种单氘代甲醇的 D/H 比值,为研究星前阶段化学演化提供关键观测依据。
2025-11-05 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Nuclear spin ratios of deuterated ammonia in prestellar cores. LAsMA observations of H-MM1 and Oph D
通过LAsMA观测两个核前恒星核,测定NH2D和NHD2的正/仲比接近统计值,气相质子交换情景决定自旋比,化学脱附影响丰度。
2023-11-14 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
Deuterated forms of H${_3^+}$ and their importance in astrochemistry
在分子云核心和原恒星包层的低温($\sim$ 10 K)和高密度($\sim$ 100,000 H $_2$分子/cc)下,大量的分子种类(特别是含有C和O的分子种类)冻结在尘埃颗粒表面上。正是在这些区域中,H $_3^+$的氘化变得非常有效,H $_2$ D $^+$和D $_2$ H $^+$的丰度急剧增加。H $_3^+$的多氘代形式参与活性化学:(i)它们与中性物质的碰撞产生氘代分子,例如通常观察到的N $_2$ D $^+$、DCO $^+$和多氘代NH $_3$ ;(ii)它们的离解电子复合使D/H原子比增加了几个数量级,高于D宇宙丰度,从而允许尘埃颗粒表面上的分子(例如CH $_3$ OH和H $_2$ O)的氘化。氘代分子是诊断致密而寒冷的星际云的主要工具,恒星和原行星盘形成的第一步就是在星际云中进行的。本文综述了氘代分子的最新观测结果,并从包含自旋态化学的天体化学模型的角度进行了讨论。我们提出了一个新的比较模型的基础上完全混乱(计算分支比表之间的化学物种,包括质子和/或氘核)和模型的基础上非混乱(质子跳)的方法,表明后者最好同意观察NH $_3$氘同位素和它们不同的核自旋对称状态。
2019-05-21 astro-ph.GA astro-ph.SR
ALMA Observations of the IRDC Clump G34.43+00.24 MM3: Complex Organic and Deuterated Molecules
利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)观测了与红外暗云(IRDC)团簇G34.43+00.24 MM 3有关的热核/科里诺(HC)的复杂有机分子(COMs)和氘代物质。我们已经检测到六个正常COM(CH 3OH,CH 3CHO,CH 3CH 2CN,CH 3 OCH 3,HCOOCH 3和NH 2CHO),一个氘代COM(CH 2DCN),和两个氘代基本分子(D2CO和DNC)对G34.43+00.24 MM 3 HC。在我们的数据中,除了CH 3OH之外,没有检测到这些线朝向冲击区域,这表明COMs不起源于冲击。发现G34.43+00.24 MM 3 HC中COMs相对于CH 3OH的丰度与高质量热核中的丰度相似,而不是低质量恒星形成区中的热Corino中的丰度。这一结果表明,G34.43+00.24 MM 3 HC预热阶段的物理条件与高质量源相似。另一方面,G34.43+00.24 MM 3 HC中相对于CH $_3$ OH的D2CO丰度高于其他热核,并且似乎与热Corino相当。G34.43+00.24 MM 3 HC的相对高的D2CO/CH 3OH比意味着G34.43+00.24 MM 3 HC的长的冷无星相。
2018-03-30 astro-ph.GA astro-ph.SR
CS Depletion in Prestellar Cores
已知CS分子在寒冷和密集的条件下被吸收到尘埃上,导致它在核心的中心区域显著耗尽。本研究的目的是调查使用光学薄的C $^{34}$ S分子线观察CS分子的耗尽。我们用两条分子谱线C $^{34}$ S $(J=2-1)$和N $_2$ H $^+$ $(J=1-0)$,用NRO 45-m望远镜绘制了5个星前核L1544、L1552、L1689 B、L 694 -2和L1197的图谱,使用C $^{34}$ S探测CS耗尽的核的数量增加了一倍。在我们的大多数目标中,C $^{34}$ S发射的分布显示出表明CS分子通常在星前核中心耗尽的特征。CS丰度相对于H $_2$直接测量的CS发射和赫歇尔尘埃发射的径向分布表明,CS分子是由一个因子$\sim$ 3耗尽朝向核心的中心区域相对于它们的外部区域。的程度的耗尽被发现是由一个数量级的污染效果时,由CS分子的存在下,在周围的信封,沿着视线被删除时,甚至更多的增强。除了L1197被归类为相对最少的核心,在我们的目标,根据其观察到的物理参数,我们发现,其余四个星前核心遭受显着的CS耗尽在其中心区域,无论其进化状态的相对差异。
2020-02-17 astro-ph.GA astro-ph.SR
A chemical solver to compute molecule and grain abundances and non-ideal MHD resistivities in prestellar core collapse calculations
我们开发了一个详细的化学网络相关的条件特征的星前核心崩溃。我们解决了系统的时间依赖性微分方程来计算分子和尘埃颗粒的平衡丰度,与尺寸箱为这些后者的尺寸分布。这些丰度被用来计算不同的非理想磁流体动力学双极性(双极,欧姆和霍尔),需要进行模拟的原恒星崩溃。在这种情况下,我们第一次考虑到谷物的蒸发,钾,钠和氢在高温下的热电离,以及化学网络中谷物的电子发射,我们探索了各种宇宙射线电离率的影响。所有这些过程显著地影响非理想磁流体动力学双折射率,这将改变坍缩的动力学。在低密度下,双极扩散和霍尔效应占主导地位,直到n_H = 10^12 cm^-3,之后欧姆扩散才占主导地位。我们发现,所需的时间尺度达到化学平衡总是短于典型的动力学(自由降落)之一。这使我们能够建立一个大的,多维的多物种平衡丰度表在一个大的温度,密度和电离率范围。这个表,我们使访问社区,是在第一和第二次星前核心崩溃计算非理想的磁流体动力学的,产生一致的动力学化学描述这个过程。
2016-06-12 astro-ph.GA astro-ph.SR
Deuterated molecules in regions of high-mass star formation
我们提出了我们的研究结果的氘代分子(DCN,DNC,DCO $^+$,N $_2$ D $^+$和NH $_2$ D)在高质量恒星形成的区域,其中包括调查这些地区的20米翁萨拉射电望远镜和映射的几个对象在不同的线与30米IRAM和100米MPIfR射电望远镜。这些天体的氘化度达到$\sim$ 10 $^{-2}$。我们讨论了它对气体温度和速度色散的依赖关系,以及氘代分子的空间分布。我们发现,H $^{13}$ CN/HN $^{13}$ C强度比可能是一个很好的指标的气体动力学温度和估计密度的研究对象。
2022-09-16 astro-ph.GA
Molecular analysis of a high-mass prestellar core candidate in W43-MM1
寻找低质量星前核的高质量类似物来约束高质量恒星形成的模型。最近在大质量恒星形成区W 43-MM 1发现了几个处于不同演化阶段的高质量核心,其中一个是星前高质量核心候选者。我们的目标是研究这个大质量星前核心候选者(称为W 43-MM 1核心#6)及其环境中的化学物质。利用W 43-MM 1的ALMA高空间分辨率数据,我们研究了核心#6和邻近的大质量原恒星核心#3的分子含量,该核心的大小和质量与核心#6相似。我们首先使用基于每个像素上的强度的密度分布的方法减去连续发射。然后,从检测到的分子的分布,我们确定了以星前核心候选者(核心#6)为中心的分子,以及与外流和细丝形成有关的冲击相关的分子。然后,我们限制了柱密度和温度的分子检测到的两个核心。虽然核心#3似乎包含一个温度约为190 K的热核心,但核心#6似乎具有从旋转图分析的20 K至90 K范围内的较低温度。我们已经考虑了6号核的不同源大小,并将探测到的分子丰度与不同星际源的核进行了比较,结果表明,6号核与大小为1000 au、含$T = 20-90$ K的核或大小为500 au、含$T \sim 80$ K的核是相容的。W 43-MM 1的核心#6仍然是最好的高质量星前核心候选者之一,即使我们不能排除它是在高质量恒星形成的原恒星阶段的开始。
2019-05-29 astro-ph.GA astro-ph.SR
Gas vs. solid phase deuterated chemistry: HDCO and D$_2$CO in massive star-forming regions
在低温和高密度下有利于氘代分子的形成。因此,氘化分数D $_{frac}$预计将在寒冷,致密的星前核心增强,并在原恒星诞生后减少。以前的研究表明,氘代形式的物种,如N2 H+(形成在气相中)和CH 3OH(形成在颗粒表面)可以用作进化指标,并限制其主导的形成过程和时间尺度。甲醛(H2 CO)及其氘代形式可以在气相和谷物表面产生。然而,这两种化学途径的相对重要性尚不清楚。比较H_2CO与N_2H ~+、NH_3和CH_3OH的氘代分数,可以帮助我们理解其形成过程和时间尺度。利用APEX上新的SEPIA波段5接收器,我们在193 GHz和175 GHz观测到HDCO和D2CO的J=3-2旋转线,这些旋转线指向三个大质量恒星形成区域,这些区域承载着处于不同演化阶段的物体:两个大质量无星核心(HMSC),两个大质量原恒星物体(HMPO)和一个超紧凑HII区域(UCHII)。利用已测得的H_2CO J=3-2的数据,估算了氘代分数HDCO/H_2CO和D_2CO/HDCO。我们的观察结果表明,单氘代H2 CO检测到所有的来源和H2 CO的氘代分数增加从HMSC的HMPO阶段,然后急剧下降,在最新的进化阶段(UCHII)。H2 CO的双氘代形式仅在早期的演化阶段被检测到,D2CO/H2 CO显示出与HDCO/H2 CO定性一致的模式,在目前的不确定性范围内。我们的初步结果表明,在大质量的年轻恒…
2017-05-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
A Survey of CH2DOH Towards Starless and Prestellar Cores in the Taurus Molecular Cloud
最近的观测表明,有机分子普遍朝向无星核和星前核。在无星阶段,这些分子的氘化还没有得到很好的研究。已发表的单氘代甲醇CH $_2$ DOH的观测结果仅在几个经过充分研究的致密和演化的星前核(例如L1544,L183)中观察到。由于在这一冷相期间气相甲醇的形成被认为是通过从冰粒表面解吸而发生的,因此CH $_2$ DOH的观测可用作尘埃颗粒的冰幔中氘分数的探针。我们提出了一个系统的调查CH $_2$ DOH对12星和星前核心的金牛座分子云B10地区。12个核心中有9个检测到[CH $_2$ DOH]/[CH $_3$ OH],范围为$< 0.04$至$0.23^{+0.12}_{-0.06}$,中值为$0.11$。未检测到的源往往比检测到的源具有更大的维里参数和更大的甲醇线宽。这项调查的结果表明,氘分馏的有机分子,如甲醇,在无星阶段可能比以前认为的更容易检测。
2020-11-17 astro-ph.GA
Formation of Glycerol through Hydrogenation of CO ice under Prestellar Core Conditions
观测研究表明,复杂有机分子(COMs)可以在与不同恒星形成阶段相关的各种物体中找到。星前核中COMs的识别,即,在冷环境中,可以排除热诱导的化学反应,并且辐射分解受到宇宙射线和宇宙射线诱导的UV光子的限制,这一阶段特别重要,因为该阶段建立了最终演化恒星和行星的初始化学成分。最近的实验室研究结果表明,分子复杂的乙醇醛和乙二醇有效地形成在冰冷的尘埃颗粒之间的吸积H原子和CO分子,一个过程,占主导地位的表面化学过程中的“CO冻结阶段”在致密的核心之间的非高能原子加成反应。在本研究中,我们证明了一个类似的机制导致形成的生物相关分子甘油-HOCH 2CH(OH)CH 2 OH-一个三碳轴承糖醇必要的现代活细胞和细胞器的膜的形成。我们的实验结果是完全一致的建议的反应方案,其中甘油形成沿链的自由基和自由基分子之间的相互作用的各种反应性中间体产生的CO冰或其氢化产物的氢化。本文还讨论了化学上有关的单糖甘油醛HOCH_2CH(OH)CHO的初步鉴定。这些新的实验室发现表明,所提出的反应机制具有形成更复杂的糖醇和单糖的潜力。
2017-05-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
Deuterated molecules in Orion KL from Herschel/HIFI
我们提出了一个全面的研究,在猎户座KL地区的全波段HIFI调查中检测到的氘代分子。氨,甲醛,甲醇和它们的单氘同位素各自检测到通过许多过渡在这个调查中的光学深度和激发条件的范围很广。结合最近的研究,HDO和H $_2$ O在猎户座KL的丰度,这项研究产生了最好的限制氘分馏在星际分子云的日期。正如先前的研究所发现的,猎户座KL内的热核和致密岭区域都含有大量的氘代分子,这表明它们起源于冷颗粒地幔。在热核中,我们发现氨的分馏比水大约多2倍。同时,在致密岭中,我们在水、甲醛和甲醇中发现了类似的氘分馏,D/H比为(2-8)$\times$ $10^{-3}$。致密海脊的[CH $_2$ DOH]/[CH $_3$ OD]比值为$1.2 \pm 0.3$。热核的氘分馏一般比致密海脊低,这意味着其起源温度略高,或者说是来自暖气相化学的贡献更大。
2013-08-23 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
The ALMA Survey of 70 $μ$m Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES). V. Deuterated Molecules in the 70 $μ$m dark IRDC G14.492-00.139
我们在NPDMATHABMN D $^+$ $J$ = 3 - 2,DCO $^+$ $J$ = 3 - 2,DCN $J$ = 3 - 2和C $^{18}$ O $J$ = 2 - 1谱线中观测到70 m $μ$暗红外暗云(IRDC)G 14.492 - 00.139,使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)作为ALMA 70 $μ$ m暗高质量团块早期阶段(ASHES)调查的一部分。我们发现,不同的氘代分子谱线所观测到的辐射的空间分布是不同的。N $_2$ D $^+$的发射跟踪相对平静的地区,而DCO $^+$和DCN的发射主要来自活跃的恒星形成的迹象的地区。此外,DCO的$^+$/N $_2$ D $^+$的比例被发现是在几个密集的核心比在低质量的恒星形成区嵌入的无星核心低。通过观测结果与化学模式计算结果的比较,讨论了IRDC团簇中DCO $^+$/N $_2$ D $^+$比值偏低的原因。如果致密核的温度在N-$_2$($\sim$ 20 K)和CO($\sim$ 25 K)的升华温度之间的范围内,则可以解释低的DCO-$^+$/N-$_2$-D-$^+$比。结果表明,G14.492 - 00.139中的致密核心比低质量恒星形成区的致密核心更温暖和致密。
2021-11-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
Unveiling Central ortho-H2D+ Depletion at Sub-kau Scales in Prestellar Core G205.46-14.56M3: The First Interferometric Evidence and Implications for Deuterium Chemistry
首次通过干涉测量发现prestellar核心G205.46-14.56M3中正ortho-H2D+贫乏,推断核心年龄与自由落体时间相当,表明子结构由湍流主导的快速碎裂形成。
2025-12-10 astro-ph.GA
Detection of protonated formaldehyde in the prestellar core L1689B
复杂有机分子(COMs)在星际介质的许多区域被探测到,包括星前核。然而,它们在冷(~10 K)核心的形成机制仍然知之甚少。甲酰基自由基HCO是一个重要的候选前体的几个O轴承地球COMs在核心,作为一个丰富的积木的许多这些分子。已经提出了几种化学途径来解释它的形成,无论是在颗粒表面上,作为H加成到冻结的CO分子的不完全氢化产物,还是在气相中,H2 CO和自由基之间的反应产物,或者作为质子化甲醛H2 COH+的解离重组产物。H2 COH+的检测和丰度测定(如果存在的话)可以为后一种情况是否适用提供线索。我们使用IRAM 30 m望远镜在星前核L1689 B中寻找质子化甲醛H2 COH+。H2 COH+离子是明确检测到的,第一次在冷(~10 K)源。衍生的丰度同意的情况下,其中H2 COH+的形成结果从甲醛的质子化。我们使用该丰度值将H2 COH+朝向HCO通道的解离重组的分支比限制在~10- 30%。然而,如果HCO可以有效地从气相中性-中性反应形成,这个值可能会更小,我们强调需要在10 K下对这些反应的速率常数进行实验室测量。鉴于实验测量分支比的实验困难,观察可以对这些值带来有价值的约束,并为化学网络提供有用的输入。
2016-03-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
Exploring Molecular Complexity with ALMA (EMoCA): Deuterated complex organic molecules in Sagittarius B2(N2)
氘是恒星形成区星前冷阶段历史的有力示踪剂。除了甲醇之外,人们对星际介质中复杂有机分子的氘分馏知之甚少,特别是在高质量恒星形成区。我们使用ALMA进行的谱线测量来寻找朝向热分子核Sgr B2(N2)的氘代复杂有机分子。布居图和积分强度图的构建,以适应每个分子的旋转温度和发射大小。列密度通过在LTE假设下对全频谱进行建模而得到。的结果进行比较的两个天体化学模型,治疗的氘化过程的预测。我们报告了CH 2DCN对Sgr B2(N2)的检测,氘代水平为0.4%,以及CH 2DOH、CH 2DCH 2CN、手性分子CH 3CHDCN和DC 3 N的初步检测,水平范围为0.05%-0.12%。对于CH_3 OD,得到了严格的氘代上限(<0.07%)。乙烯基氰的三种氘代同位素体、乙醇的四种氘代物质和CH 2DOCHO的上限为0.5-1.8%。乙基氰的氘含量至少比甲基氰低五倍。除了甲基氰,测得的氘化水平至少比目前天体化学模型的预测低四倍。Sgr B2(N2)的氘代水平也比Orion KL低几倍到十倍。Sgr B2(N2)的氘代水平与化学模型预测之间的差异,以及Sgr B2(N2)与猎户座KL之间的差异可能都是由于银河系中心区域与附近云层相比具有更高的动力学温度。或者,它们可能是由于银河系中心区域氘本身的总体丰度较低,高达十倍。
2015-11-18 astro-ph.GA
First detection of a deuterated molecule in a starburst environment within NGC 253
本研究利用 ALMA 和 MADCUBA 首次在星暴星系 NGC 253 中可靠探测 DCN,测得其 D/H 比,并揭示温暖气体对氘代分子丰度的影响。
2024-11-28 astro-ph.GA
Prevalence of Complex Organic Molecules in Starless and Prestellar Cores within the Taurus Molecular Cloud
本研究在金牛座分子云的31个无星核和前星核中探测到甲醇和乙醛,发现复杂有机分子在恒星形成前数十万年即于气相中生成,为化学能驱动的解吸模型提供了观测约束。
2023-04-04 astro-ph.GA
The origin of gas-phase HCO and CH3O radicals in prestellar cores
最近意外地检测到陆地复杂的有机分子在冷(~ 10 K)的气体,这些物种的普遍接受的形成机制提出了质疑。标准的气相机制效率低下,往往生产这些分子不足,许多关键的反应涉及不受约束。晶粒表面机制,这是一个可行的替代方案,遭受的事实,他们依赖于重自由基,这是不可能的热在非常低的温度下的晶粒表面扩散。甲醇是地球上最简单的复杂有机分子之一,被认为是在CO上连续添加H原子后在冷颗粒表面形成的。与较重的物质不同,即使在10 K下,H原子在颗粒表面也非常活跃。参与谷物表面CO加氢甲醇形成的中间物种是自由基HCO和CH 3 O,以及稳定物种甲醛H2 CO。这些自由基被认为是谷物表面复杂有机分子的前体。我们提出了新的观测的HCO和CH 3 O自由基在星前核心的样品,并进行了分析的物种HCO,H2 CO,CH 3 O,和CH 3OH,这代表了不同阶段的颗粒表面氢化CO CH 3OH的丰度。在我们的样品的所有来源中,CO在谷物上的氢化反应中的各种中间物种之间的丰度比是相似的,HCO:H2 CO:CH 3 O:CH 3OH ~ 10:100:1:100。我们认为,这些比率可能不代表的原始丰度的晶粒,但相反,表明自由基HCO和CH 3 O的气相产物的前体H2 CO和CH 3OH,分别。气相途径被认为是简单的估计HCO和CH 3 O丰度进行比较的意见。临界反应速率常数,分支比,和中间物种的最后确定。
2016-01-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
Deuterated methanol in the pre-stellar core L1544
利用IRAM 30 m望远镜,我们绘制了前星核L1544的甲醇辐射图,并观测到了L1544尘埃峰附近的单氘代甲醇(CH $_2$ DOH和CH $_3$ OD)。在96.7 GHz的三个CH $_3$ OH发射线上进行非LTE辐射转移建模,使用Bonnor-Ebert球体作为源的模型。我们还假设了一个中心递减的丰度分布,以考虑到分子在内核中的冻结。假设LTE激发和光学薄发射,推导出CH $_2$ DOH的柱密度。CH $_3$ OH发射具有高度不对称的形态,类似于围绕尘埃峰的不均匀环,其中CO主要冻结在尘埃颗粒上。这些观测提供了一个准确的测量甲醇氘在冷的星前气体。导出的丰度比为[CH $_2$ DOH]/[CH $_3$ OH] $= 0.10\pm 0.03$,明显小于在低质量0类原恒星中发现的丰度比,也小于在L1544的其他分子中测量到的氘分数。在L1544中观察到的低氘分馏和CH $_3$ OH发射的形态表明,我们主要追踪核心的外部,在那里CO刚刚开始冻结到尘埃颗粒上。
2014-08-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
Collisional excitation of doubly and triply deuterated ammonia ND$_2$H and ND$_3$ by H$_2$
碰撞率系数的可用性是一个准确的解释天体物理观测的先决条件,因为所观察到的媒体往往海港密度分子在非LTE条件下填充。在目前的研究中,我们提出的速率系数的计算适合于描述的各种自旋异构体的多氘代氨,即ND $_2$ H和ND $_3$同位素。这些计算是基于最准确的NH $_3$ -H $_2$势能面,它已被修改,以描述核取代引起的几何变化。的动力学计算内的紧密耦合形式主义,并进行,以提供速率系数高达$T$ = 50 K的温度。对于各种同位素体/对称性,我们提供了低于$\sim$ 100 cm $^{-1}$的能级的速率系数。随后,这些新的速率系数被用于天体物理学模型,旨在重现先前报道的对星前核B1 b和16293 E的NH $_2$ D、ND $_2$ H和ND $_3$观测。因此,我们更新相应的列密度的估计,并找到一个合理的协议与以前的模型。特别是,NH $_2$ D和NHD $_2$的邻位-对位比被发现与统计比一致。
2016-01-11 astro-ph.GA
The initial magnetic criticality of prestellar cores
对星前核心的磁场强度的直接观测测量通常会发现超临界质量-通量比,这表明磁场不足以阻止引力坍缩。这些测量遭受显着的不确定性;另一种方法是利用星前化学对进化历史的敏感性,并间接限制磁支持的程度。我们结合非理想的星前核的磁流体动力学模拟与时间相关的化学和辐射转移建模,在几个常见的观察到的分子线的模型核心的合成观测。我们发现,强烈受冻结的分子,如CS和HCN,通常有低得多的线强度磁亚临界模型相比,超临界的,由于较长的崩溃时间尺度。亚临界模型也产生更窄的线为所有物种的调查。考虑到一系列的核心属性,年龄和视角,我们发现,超临界模型是无法重现CS和N $_2$ H $^+$线强度和宽度的分布观察样品中看到的,而亚临界模型与现有的数据吻合得很好。这表明,尽管目前有超临界的质量流量比,星前核心的形式作为磁次临界对象。
2022-07-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
High sensitivity maps of molecular ions in L1544: I. Deuteration of N2H+ and HCO+ and first evidence of N2D+ depletion
上下文星前低质量核中的氘含量是恒星形成初期的一个很好的诊断指标,也是推断这些天体电离程度的一个基本量。目的。通过对$\rm N_2H^+$、$\rm N_2D^+$、$\rm HC^{18}O^+$和$\rm DCO^+$的多重跃迁的分析,我们能够确定分子柱密度图和$\rm N_2H^+$和$\rm HCO^+$朝向原型星前核L1544的氘分数。这是导出源中电离度的初步步骤。方法.我们使用非局部热力学平衡(非LTE)辐射传递代码,结合来自化学模型的分子丰度,推断所有观察到的跃迁的激发条件,这使我们能够获得每个分子的柱密度的可靠地图。氘代物质的柱密度与其非氘代对应物的柱密度之间的比率给出了所搜索的氘代能级。结果非LTE分析证实,对于所分析的分子,高J跃迁的特征在于激发温度$\approx 1-2\,$ K低于低J的。为观测数据提供最佳拟合的化学模型预测了$\rm N_2H^+$的消耗,并在较小程度上预测了最内部区域的$\rm N_2D^+$的消耗。我们发现的氘分数的峰值是$\mathrm{D/H_{N_2H^+}} = 0.26^{+0.15}_{-0.14}$和$\mathrm{D/H_{HCO^+}} = 0.035^{+0.015}_{-0.012}$,与来源中先前的估计值非常一致。
2019-07-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
Differences in chemical evolution between isolated and embedded prestellar cores
星前核心的模型通常假设核心与其环境隔离-核心边界外的物质在随后的演化中不起作用。这不太可能是现实中的情况,其中核心位于分层子结构的分子云中。我们调查的动力学和化学演化的星前核心,建模为Bonnor-Ebert球体,并表明,周围介质的密度有很大的影响,所产生的化学性质的核心。嵌入在高密度,低温环境中的模型,大大提高了丰度的几个分子,如CO和CS,与模型相比,更扩散的环境,对应于相对孤立的核心。分子谱线的预测强度和轮廓形状也受到影响。环境介质的密度对化学演化的影响比堆芯是否处于初始平衡状态更大。这表明,在对星前核心的化学进行建模时,不能忽视环境的影响;这些模型的结果对核心周围环境的假设高度敏感。
2022-11-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Millimetre and sub-millimetre spectroscopy of doubly deuterated acetaldehyde (CHD2CHO) and first detection towards IRAS 16293-2422
氘代分子相对于其主要同位素对应物的丰度已被确定为比氘相对于氢的宇宙丰度所预期的高几个数量级。越来越多的单氘和多氘物种的检测有助于我们限制气相和固态化学之间的相互作用,并了解更好的氘分馏在恒星形成的早期阶段。乙醛是恒星形成区最丰富的复杂有机分子之一,其单氘同位素体已经在原恒星中被观测到。根据实验室测量结果,建立了双氘代乙醛CHD_2CHO的天体物理光谱目录。测量了非刚性双氘代乙醛CHD 2CHO的亚毫米波跃迁,显示其不对称CHD 2甲基的受阻内旋转。进行线位置分析,使我们能够再现853个过渡频率与加权均方根标准偏差为1.7,不同的40个光谱常数。根据分析结果建立了天体物理学用的分光星表。利用ALMA原恒星干涉测线巡天的数据,我们首次在低质量原恒星系统IRAS 16293-2422中探测到CHD 2CHO。CHD 2CHO物质的首次检测允许推导其柱密度,其值为1.3 × 10^15 cm^-2,不确定度为10- 20%。发现所得的~20%的D2/D比与针对IRAS~16293-2422的其他复杂有机分子导出的D2/D比一致,指出具有增强的氘分馏的共同形成环境。
2023-01-16 astro-ph.GA
Chemistry as a diagnostic of prestellar core geometry
我们提出了一种新的方法来评估的内在的三维形状的星前核的分子柱密度。我们采用了流体动力学模拟的收缩,等温核心考虑三个内在的几何形状:球形,圆柱形/非线性和盘状。我们已经将我们的流体动力学模拟与非平衡化学相结合。我们发现,a)当观察到核非常细长(即纵横比$\le$ 0.15)时,可以通过它们的2D分子发射图来探测固有的3D几何形状,因为这些在圆柱形和盘状核之间表现出显著的定性形态差异。具体地说,如果一个盘状的核心被观察到作为一个辅助对象的尘埃排放,那么它将被观察到作为两个平行的细丝在$\rm{N_2H^{+}}$ ; b)核心具有较高的纵横比(即0.15 $\sim$ 0.9),我们定义了一个度量$Δ$,量化是否分子柱密度分布是中央峰值,凹陷或平坦。我们已经鉴定出一种分子($\rm{CN}$),其中$Δ$作为纵横比的函数探测核心的3D几何形状;以及c)对于具有几乎圆形突出部的芯部,(即对于纵横比$\sim$ 1),我们已经鉴定了三种分子($\rm{OH}$,$\rm{CO}$和$\rm{H_2CO}$),其可用于通过仔细检查其分子柱密度径向分布来探测固有的3D形状。我们改变的温度和宇宙射线电离率,并证明我们的方法是强大的对参数的选择。
2016-02-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA-PILS survey: First detections of deuterated formamide and deuterated isocyanic acid in the interstellar medium
甲酰胺(NH $_2$ CHO)以前曾在几个恒星形成区域被检测到,并被认为是不同益生元分子的前体。然而,其形成机制仍有争议。甲酰胺,相关物种及其同位素的观察可能会提供有用的线索,导致其形成的化学途径。原恒星干涉测线巡天(PILS)是利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)对低质量原恒星双星IRAS 16293-2422进行的无偏高角分辨率和灵敏度光谱巡天。我们首次检测到NH $_2$ CHO的三种单氘代形式(NH $_2$ CDO,顺式和反式NHDCHO)以及DNCO朝向该二元源的组分B。图像显示,不同的同位素体都存在于同一区域。基于对甲酰胺的$^{13}$ C同位素体和标准$^{12}$ C/ $^{13}$ C比率的观察,发现三种不同形式的氘分馏相似,值约为2%。DNCO/HNCO比也与甲酰胺的D/H比相当($\sim$ 1%)。这些结果与NH $_2$ CHO和HNCO通过颗粒表面形成而化学相关的假设一致。
2016-05-12 astro-ph.GA astro-ph.SR
Molecular deuterations in massive Starless Clump Candidates
本研究通过IRAM 30米望远镜对101个无星团块候选体进行单点巡测和11个源的随飞观测,发现氘化分子探测与较低动力学温度及较窄谱线宽度相关,并估算了氘化丰度,揭示了其峰值位置与1.1mm连续谱峰值的关系。
2023-12-19 astro-ph.GA
TIMASSS : The IRAS16293-2422 Millimeter And Submillimeter Spectral Survey: Tentative Detection of Deuterated Methyl Formate (DCOOCH3)
在星前核、热核和热科里诺等不同类型的环境中都观察到了高氘分馏。它已被证明是研究这些环境的物理和化学条件的有效探针。研究不同分子的氘化反应有助于我们理解它们的形成。这对于复杂的分子如甲醇和更大的分子特别有趣,因为它可以区分气相和固态形成途径。甲醇在热的可里诺中表现出很高的氘分馏。由于CH3OH被认为是甲酸甲酯的前体,我们预计在这样的环境中会产生氘代甲酸甲酯。我们已经在IRAS 16293 - 2422中寻找甲酸甲酯的单氘同位素体DCOOCH 3,IRAS 16293 - 2422是一种以其高度甲醇氘代而闻名的热科里诺。我们已经使用IRAM/JCMT无偏光谱调查IRAS 16293 - 2422,这使我们能够搜索的DCOOCH 3旋转跃迁的调查光谱范围内(80 - 280 GHz,328 - 366 GHz)。氘代甲酸甲酯的预期排放在LTE下建模,并与观测结果进行比较。我们在原恒星IRAS 16293 - 2422中初步检测到DCOOCH 3。我们将IRAM调查中检测到的八条线分配给DCOOCH 3。其中三条线路受到混合问题的影响,一条线路受到校准不确定性的影响,但LTE排放模型与观测结果一致。IRAS 16293 - 2422中两个核心的简单LTE建模,基于先前对HCOOCH 3的干涉研究,允许我们估计IRAS 16293 - 2422中DCOOCH 3的量。采用激发温度为100 K…
2010-04-26 astro-ph.GA
Probing the ion-neutral drift velocity towards the L1544 prestellar core: Detection of ambipolar diffusion using N$_2$D$^+$ and para-NH$_2$D
Institute for Advanced Study, Kyushu University(九州大学高等研究院);Department of Earth and Planetary Sciences, Faculty of Science, Kyushu University(九州大学理学部地球行星科学系);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik(马克斯·普朗克地外物理研究所);Kaghoshima University(鹿儿岛大学);Faculty of Science and Engineering, Kyushu Sangyo University(九州产业大学理工学部);Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM)(毫米波射电天文学研究所)
本研究通过观测L1544原恒星核心中的N₂D⁺离子和para-NH₂D中性物种,探测离子-中性粒子的漂移速度差异,从而检测偶极扩散现象,并探讨尘埃颗粒生长对偶极电阻和密集核心动态演化的影响。
2026-05-21 astro-ph.GA
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
Mid-infrared vibrational study of deuterium-containing PAH variants
多环芳烃(PAH)分子长期以来一直被认为是“未识别红外”(UIR)发射带的主要载体,在各种天体物理环境中普遍存在。这些分子可能是氘的有效储存器。一旦含氘多环芳烃的红外特性在实验和理论上得到很好的理解,星际UIR波段可以作为一个有价值的工具来推断在ISM中的氘耗尽的原因。采用密度泛函理论对含氘的卵苯衍生物进行了红外光谱计算。这些包括氘代卵苯、阳离子氘代卵苯、氘代卵苯和氘代-氘代卵苯。我们提出了一个从我们的理论研究计算的D/H比与观测提出的D/H比进行比较。
2017-11-27 astro-ph.GA
Complex Organic Molecules in Protostars with ALMA Spectral Surveys (COMPASS) VII. First interstellar detection of fully deuterated methanol
Max-Planck-Institut für Radioastronomie(马克斯·普朗克射电天文研究所);Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik(马克斯·普朗克地外物理研究所);Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université de Toulouse, CNRS, CNES(图卢兹大学、法国国家科学研究中心、法国国家空间研究中心天体物理学和行星学研究所在);Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos und Weltstrahlungszentrum (PMOD/WRC)(达沃斯物理气象观测站和世界辐射中心);Universität Bern(伯尔尼大学);Niels Bohr Institute, University of Copenhagen(哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所);Seoul National University(首尔大学);National Radio Astronomy Observatory(美国国家射电天文台);Institute of Astronomy, Department of Physics, National Tsinghua University(国立清华大学物理系天文学研究所);Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG(格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心IPAG)
本研究利用ALMA的COMPASS巡天数据,在原恒星IRAS4A2中首次探测到完全氘代甲醇CD3OD,揭示甲醇氘代模式,并指出化学模型无法定量再现该模式,凸显氘分馏作为恒星形成过程诊断工具的价值。
2026-10-07 astro-ph.GA
Extended emission of D2H+ in a prestellar core
背景:近年来,H2 D+和D2 H+分子作为冷的和贫化的致密分子云核的探针受到了极大的关注。这些离子是分子氘分馏的基础,这是在恒星形成区域观察到的一个共同特征。H2 D+现在被常规地观察到,但是寻找其同位素体D2 H+仍然是困难的,因为其基对位跃迁的频率很高(692 GHz)。目的:我们观察了冷星前核中H2 D+和D2 H+的分子跃迁,以表征氘化学的根源。研究方法:由于APEX望远镜上灵敏的多像素CHAMP+接收器满足了所需的优良天气条件,我们不仅成功地探测到位于L1688云中的H-MM 1星前核中的D2 H+,而且还获得了有关其发射空间范围的信息。我们还在同一来源中检测到372 GHz的H2 D+。我们使用非LTE辐射转移代码和最先进的自旋相关化学模型分析这些检测。结果:这是首次在太空中安全检测到D2 H+。此外,发射在CHAMP+阵列的几个像素上延伸,即在至少40“的尺度上,对应于~ 4800 AU。我们推导出列密度的顺序为1 E12 - 1 E13 cm-2的LTE近似中的两个分子取决于假设的温度,和高达两个数量级更高的基础上的非LTE分析。结论:我们的模型表明,在核心中心的CO消耗水平必须非常高(>10,甚至>100,如果核心的温度约为10 K),与其他核心中直接测量的CO消耗水平相矛盾。观察H2 D+空间分布和直接测量H-MM 1中的CO消耗对于确认目前研究氘基础的化学模…
2010-09-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Water delivery from cores to disks: deuteration as a probe of the prestellar inheritance of H2O
我们调查交付的定期和氘形式的水从星前核心到星周盘。我们采用了一个半解析的轴对称二维坍缩核模型,并考虑了层状冰结构,在模型中进行了气冰天体化学模拟后处理。物理和化学的演变一直持续到主吸积阶段结束。当质量平均在整个磁盘,形成磁盘有一个类似的H2O丰度和HDO/H2O丰度比作为他们的崩溃前的值(在一个因素2),无论在我们的模型的时间。与以前的研究一致,我们的模型表明,星际水冰被输送到形成磁盘没有显着的变化。另一方面,当地垂直平均的H2O冰丰度和HDO/H2O冰比率可能会有更大的差异,根据时间和距离中心恒星的不同,差异可能高达几倍。局部变化的关键参数是恒星紫外光子在进入磁盘和冰的分层结构,后者主要是在星前阶段建立的流量。我们还发现,即使星际水冰被恒星紫外线破坏,并(部分)重组前磁盘入口,HDO/H2O的比例在重组水冰是类似的原始值。这一发现表明,在讨论星前遗传的H2O的基础上,比较观测得出的HDO/H2O比在云/核心和磁盘/彗星之间的一些谨慎。另外,我们建议,D2 O/HDO的比率HDO/H2O更好地探测H2O的星前遗传。它还发现,冰有机物更丰富的氘比水冰形成磁盘。水和有机物中氘的差异分馏是从星前阶段继承下来的。
2016-10-24 astro-ph.EP astro-ph.GA
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
N$_2$H$^+$ and N$^{15}$NH$^+$ towards the prestellar core 16293E in L1689N
了解的过程,可能会导致富集的分子在$^{15}$ N原子是特别感兴趣的,以揭示在不同的太阳系环境中观察到的相对较大的变化的$^{14}$ N/ $^{15}$ N比。目前,测量了$^{14}$ N/ $^{15}$ N比值的分子云样品很小,必须扩大以进行统计学上有意义的研究。特别是,N $_2$ H $^+$分子目前在高质量恒星形成区域中显示出最大的$^{14}$ N/ $^{15}$ N比值分布。然而,在N $_2$ H $^+$中的$^{14}$ N/ $^{15}$ N比值仅在两个低质量恒星形成区(L1544和B1 b)中获得。目前的工作将这个样本扩展到第三个暗云。我们靶向16293 E星前核,在那里检测到N $^{15}$ NH $^+$ $J$ =1-0线。使用先前开发的源的物理结构的模型,我们解决了分子激发与非本地辐射传输代码。为此,我们计算了N $^{15}$ NH $^+$ -H $_2$碰撞系统的比碰撞速率系数。作为分析的第一步,通过复制N $_2$ H $^+$ $J$ =1-0和3-2图谱来限制N $_2$ H $^+$丰度分布。然后将比例因子应用于该曲线以匹配N $^{15}$ NH $^+$ $J$ =1-0光谱。我们推导出柱密度比$_2$/$^{15}$ = $330^{+170}_{-100}$。当前估计值$\sim$ 330与局部ISM中元素同位素比…
2016-03-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
High spectral resolution observations of HNC3 and HCCNC in the L1544 prestellar core
HCCNC和HNC 3是氰基乙炔(HC 3 N)的不太常见的异构体,HC 3 N是一种广泛存在于各种天文来源中的分子。我们想知道HNC 3是否存在于除暗云TMC-1以外的来源中,以及它的丰度与相关分子的丰度如何相关。我们使用ASAI无偏光谱调查在IRAM 30米对原型星前核心L1544搜索HNC 3和HCCNC这是副产品的HC 3 NH+重组,以前在这个来源中检测到。我们对已发表的HNC 3微波静止频率与迄今为止未发表的毫米波数据进行了综合分析,因为可用的静止频率预测存在问题。我们确定了HNC 3的新光谱参数,产生了新的预测,并在L1544方向检测到了它。我们使用气体颗粒化学模型来预测N-物种的丰度,并与观测结果进行比较。模拟的丰度与观测结果一致,考虑到星前核演化的后期阶段。然而,发现HNC 3的计算丰度比观察到的丰度高5-10倍。本文比较了TMC-1暗云和L1544星前核的HC 3 N、HNC 3和HCCNC与HC 3 NH+的比值。
2017-11-28 astro-ph.GA
Astrochemistry as a tool to follow the protostellar evolution: the Class I stage
天体化学的最新发展表明,某些分子物种可以作为研究太阳型恒星形成过程早期阶段的工具。其中,更相关的物种是星际复杂有机分子(iCOMs)和氘代分子。他们的分析为我们提供了关于原恒星物体现在和过去历史的信息。在原恒星演化阶段中,I类原恒星是研究行星形成过程初始条件的理想实验室。事实上,从物理学的角度来看,I级阶段是0级阶段和原行星盘阶段之间的桥梁,0级阶段主要是吸积过程,原行星盘阶段是行星形成的时候。尽管它们很重要,但对I类原恒星的观测很少,对它们的化学成分也知之甚少。在本文中,我们回顾了(少数)现有的观测iCOMs和氘代物种在I类原恒星。此外,我们还对I类原恒星SVS 13-A的氘代氰基乙炔和硫代甲醛进行了新的观测。这些新的观察结果使我们能够更好地了解SVS 13-A的物理和化学结构,并将氰基乙炔和硫甲醛氘代与不同进化阶段的其他来源进行比较。
2019-11-20 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
The submillimeter spectrum of deuterated glycolaldehydes
乙醇醛是一种与糖有关的星际前生物分子,最近在两个恒星形成区域Sgr B2(N)和G31.41+0.31中被发现。这种新物种的发现增加了在星际介质(ISM)中检测到的复杂有机分子的列表,并为太空中存在的化学复杂性增加了另一个层次。此外,这种有机分子很重要,因为它与生命的起源直接相关。多年来,天文学家一直在努力了解ISM中这种高化学复杂性的起源。对氘化的研究可能会提供重要的线索。在此背景下,我们在实验室中测量了氘代乙醇醛同位素体的光谱:三个单氘代的(CH_2 OD-CHO,CHDOH-CHO和CH_2 OH-CDO)和一个二氘代衍生物(CHDOH-CDO)在基态振动状态。以前关于乙醇醛的D-同位素体的实验室工作被限制在低于26 GHz。我们使用了一个固态亚毫米波光谱仪在里尔与孤立线的精度优于30 kHz,以获得新的光谱数据之间的150和630 GHz,并采用ASFIT和SPCAT程序进行分析。我们测量了大约900个新的线为每个同位素体,并确定光谱参数。这允许在高达850 GHz的ALMA范围内进行准确预测。这种处理满足了第一次天体物理学研究的需要,为此我们提供了一套适当的预测。
2012-03-05 astro-ph.GA
Detection of deuterated molecules, but not of lithium hydride, in the z=0.89 absorber toward PKS1830-211
氘和锂是在宇宙学和天体物理学上具有重要意义的轻元素。在这项工作中,我们报告的氘代分子的第一次检测和寻找氢化锂,7 LiH,在红移z=0.89的螺旋星系拦截视线的类星体PKS 1830 -211。我们用ALMA观测到了ND、NH 2D和HDO以及它们相关的同位素NH 2、NH3和H2^18O的几条亚毫米谱线,这些谱线在类星体西南面的图像上被吸收,这使我们能够推导出XD/XH的丰度比。吸收光谱主要由两个不同的窄速度分量,我们发现显着的差异。一个速度分量显示XD/XH丰度比原始元素D/H比大约10倍,并且在我们观测的时间跨度期间吸收轮廓没有变化。[...]第二种成分的XD/XH丰度是原始D/H比的100倍,在几个月内吸收加深了两倍,化学成分丰富,N2 H+,CH 3OH,SO2和复杂的有机分子相对增强。因此,我们推测这个成分与银河系暗云的类似物有关,而第一个成分可能更加分散。我们对7 LiH(1- 0)谱线的搜索没有成功,我们得出了在z=0.89的吸收体中,7 LiH/H2 = 4 x 10^-13(3 σ)的上限,朝向PKS 1830 -211。此外,根据ALMA的存档数据,我们无法确认之前在z=0.68吸收体中对B 0218 +357的这条谱线的试探性探测;我们推导出上限7 LiH/H2 = 5 x 10^-11(3 σ),尽管这比我们对PKS 1830 -211的限制要小。我们的结…
2020-03-30 astro-ph.GA
Interferometric observations of warm deuterated methanol in the inner regions of low-mass protostars
甲醇是天体化学中的关键物种,因为它是ISM中最丰富的有机分子,并且被认为是许多复杂有机物种的母体分子。估算年轻原恒星周围甲醇的氘代是至关重要的,因为它高度依赖于它的形成机制和形成时的物理条件。我们分析了来自IRAM-PdBI和ALMA亚毫米干涉仪的各种现有观测数据集的氘代甲醇同位素的数十种转变,以估计太阳系尺度上三颗低质量原恒星周围的甲醇氘代。布居图分析使我们能够得出在温暖的原恒星内部区域,[CH $_2$ DOH]/[CH $_3$ OH]丰度比为3- 6%,[CH $_3$ OD]/[CH $_3$ OH]比为0.4- 1.6%。这些值比以前对这些来源的单碟观测所得的值低10倍,但比在大规模热核中测量的甲醇氘高10-100倍。从赫歇尔和普朗克观测得到的尘埃温度图表明,大质量的热核位于比低质量源更温暖的分子云中,温度差为$\sim$ 10 K。与气体颗粒天体化学模型GRAINOBLE的预测比较表明,这样的温差足以解释在低质量到高质量源中观察到的不同氘代,这表明原恒星起源处分子云的物理条件主要决定了目前观察到的甲醇氘代。在这项工作中测得的甲醇氘比海尔-波普彗星中估计的甲醇氘上限高出5倍,这意味着在太阳系形成期间,太阳星云中可能发生了重要的有机物质再处理。
2019-09-19 astro-ph.GA astro-ph.SR
The ALMA Survey of 70 μm Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES). VIII. Dynamics of Embedded Dense Cores
本研究基于ASHES巡天数据,分析了12个红外暗云中294个内嵌致密核的动力学性质,揭示了核的质量增长、引力束缚状态及湍流演化规律,支持大质量恒星形成的团块供能情景。
2023-04-04 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
Sulphur-bearing molecule survey towards prestellar and starless cores in the Perseus molecular cloud
RIKEN Cluster for Pioneering Research(RIKEN 前沿研究集群);National Radio Astronomy Observatory(国家射电天文台);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);University of Virginia(弗吉尼亚大学);University of Arizona(亚利桑那大学);Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA(天体生物学中心(CAB),西班牙国家科学技术研究委员会-国家航空航天技术研究所);Observatorio Astronómico Nacional (OAN)(国家天文观测台)
针对英仙座分子云15个原恒星核与无恒星核,利用耶韦斯40米望远镜开展4种含硫分子巡天,揭示其丰度与核体积密度的关联,为早期恒星形成的硫化学模型提供观测基线。
2026-10-14 astro-ph.GA
Chemical differentiation in a prestellar core traces non-uniform illumination
致密云核由于含碳和含氮分子的不同分布而呈现化学分异,后者受冻结到尘埃颗粒上的影响较小。在这封信中,我们表明,两个含C的分子,CH $_3$ OH和$c$ -C $_3$ H $_2$,呈现出明显不同(互补)的形态,同时显示出相同的运动学朝向星前核心L1544。将它们的分布与大尺度H $_2$柱密度N(H $_2$)图,我们发现这两种分子追踪L1544周围不同的环境条件:$c$ -C $_3$ H $_2$分布在靠近地核南部的地方达到峰值,在那里周围的分子云具有N(H $_2$)锐边,而CH $_3$ OH主要追踪核心的北部,其中N(H $_2$)呈现较浅的尾部。我们的结论是,这是由来自星际辐射场的不同照射量驱动的化学分化的证据:在南方,光化学将更多的C原子保持在气相中,从而允许碳链(如$c$ -C $_3$ H $_2$)的产生;在北方,C主要被锁定在CO中,甲醇跟踪CO开始显著冻结的区域。在云收缩的过程中,不同的气体和冰的成分预计会向核心的中心区域混合,在那里将形成一个潜在的太阳型系统。还提供了恒星形成区域碳链化学的另一种观点。
2016-07-12 astro-ph.GA
Complex organic molecules detected in twelve high-mass star-forming regions with Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)
最近的天体化学模型和实验已经解释了复杂的有机分子(COMs;由六个或更多原子组成的分子)是在星前核心的冷而稠密的气体中在尘埃颗粒地幔上产生的。然而,详细的化学过程和物理条件对化学的作用仍然远未了解。为了解决这些问题,我们研究了12个高质量的恒星形成区域使用ALMA波段6观测。它们与44/95 GHz的I类和6.7 GHz的II类CH $_{3}$ OH脉泽有关,表明它们正在经历活跃的吸积。在68个1.3 mm连续谱峰中,我们发现了28个热芯,其中10个热芯与6.7 GHz II类CH $_{3}$ OH脉泽有关。多达19个COM被确定,包括氧和氮轴承分子和他们的同位素在核心。衍生的丰度显示出良好的协议与其他低质量和高质量的恒星形成区域,这意味着COMs化学主要是由冰化学在星前核心阶段。一个明显的趋势是,COMs检测率随着气柱密度急剧增长,这可以归因于致密岩心中COMs的有效形成。此外,与6.7 GHz II类CH $_{3}$ OH脉泽相关的核心往往富含COM。最后,我们的结果表明,在我们的热核心的几个分子的丰度增加可能是由积极的吸积以及不同的物理条件的核心。
2022-07-17 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