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
Changes in the morphology of interstellar ice analogues after hydrogen atom exposure
水冰在星际介质中的形态仍然是一个悬而未决的问题。虽然气态水的吸积可能不是所观察到的覆盖在冷分子云中的尘埃颗粒上的冰幔的唯一可能来源,但众所周知,在保持在10 K的表面上从气相吸积的水形成了具有非常高孔隙率的冰膜。我们还知道,在乌云中,H2的形成发生在尘埃颗粒的冰冷表面上,当吸附的原子反应形成H2时释放的部分能量(4.48 eV)沉积在冰中。在目前的工作中所描述的实验研究的重点是如何从原子氢暴露和随后的重组冰形态的相关变化的结果。使用程序升温脱附(TPD)技术和TPD谱反演分析的方法,我们表明,有一个指数下降的孔隙度的无定形水冰样品后D-原子照射。这种减少与冰的厚度成反比,其值为Phi_0 = 2 x 10^16 D原子/cm ^2/H2O层。我们还使用了一个模型,该模型证实了多孔冰上的结合位点被破坏,而不管它们的能量深度如何,并且孔隙率的减少实际上对应于有效面积的减少。这种减少似乎是兼容的D2形成能量转移到多孔冰网络的分数。在星际条件下,这种效应可能是有效的,并且与其他压实过程一起,提供了一个很好的论据来相信星际冰是无定形和无孔的。
2011-03-21 astro-ph.GA
Non-Energetic Formation of Ethanol via CCH Reaction with Interstellar H2O Ices. A Computational Chemistry Study
乙醇(CH $_3$ CH $_2$ OH)是一种相对常见的分子,通常存在于恒星形成区域。最近的研究表明,它可能是几种所谓的星际复杂有机分子(iCOMs)的母体分子。然而,这个物种的形成路线仍然存在争议。在目前的工作中,我们研究了乙醇的形成,通过CCH与一个H $_2$ O分子属于冰的反应,作为一个测试案例,调查的可行性的化学反应的基础上“自由基+冰组分”计划作为一种替代机制的iCOMs的合成,超越了通常的自由基-自由基耦合。这是通过DFT计算,采用两个集群的18和33水分子作为冰模型。结果表明,CH $_3$ CH $_2$ OH可以通过该反应机理形成。CCH与水冰簇上的H $_2$ O的反应可以是无障碍的(由于边界冰水分子作为质子转移助剂的帮助),导致乙烯醇前体(H $_2$ CCOH和CHCHOH)的形成。乙烯醇的后续氢化产生乙醇是呈现低活化能势垒的唯一步骤。最后,我们讨论了这些发现的天体物理意义。
2022-02-23 astro-ph.GA
H2 chemistry in interstellar ices: the case of CO ice hydrogenation in UV irradiated CO:H2 ice mixtures
上下文在密集的云层中,冰尘颗粒上的氢化反应是形成分子的关键,如甲醛,甲醇和复杂的有机分子(COM)。这些物质通过CO冰的连续氢化形成。虽然分子氢(H2)的丰度可以比稠密云层中的自由氢原子高四个数量级,但H2的表面化学在很大程度上被忽略了;一些实验室研究表明,H2并不积极参与非高能冰化学,因为需要高活化能。目的。对于CO冰氢化的例子,我们实验研究了当高能处理(即,UV光解)。我们测试是否额外的氢化途径成为可用的CO:H2冰混合物的UV照射后,这种反应机制是否也适用于其他化学系统。方法.在8~20 K的温度范围内进行了超高真空(UHV)实验。用UV光子照射预沉积的CO:H2固体混合物。反射吸收红外光谱(RAIRS)被用作原位诊断工具。通过比较CO:H2和CO:D2冰混合物的结果,研究了单个反应步骤和可能的同位素效应。结果紫外线照射后的CO:H2冰的混合物,两个光子诱导的产品,HCO和H2 CO,明确检测。所提出的反应机理涉及以下反应步骤中的电子激发的CO:CO + Hv->CO*,CO* + H2->HCO + H,其中新形成的H-原子然后可用于进一步的氢化反应。HCO形成产率具有很强的温度依赖性的调查制度,这是最有可能与H2粘附系数。最后,讨论了这一光致反应通道的天文相关性。
2018-09-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
Adsorption energies of carbon, nitrogen, and oxygen atoms on the low-temperature amorphous water ice: A systematic estimation from quantum chemistry calculations
本文提出了一个新的计算模型来估算低温无定形水冰的原子和分子吸附能,并基于量子化学计算给出了碳(3 P)、氮(4S)和氧(3 P)原子的吸附能。碳、氮、氧的吸附能分别为14100 ± 420 K、400 ± 30 K和1440 ± 160 K。氧的吸附能与实验报道值吻合较好。我们发现氮原子的结合是纯粹的物理吸附,而碳原子的结合是化学吸附,其中与水分子的O原子形成化学键。氧原子的吸附具有物理吸附和化学吸附的双重性质。碳原子的化学吸附也意味着进一步的化学反应产生带有C-O键的分子的可能性,而它可能会通过碳原子的连续氢化阻碍甲烷在水冰上的形成。这将对星际环境中碳物种的化学演化产生重大影响。我们还研究了新计算的吸附能对冷致密分子云的化学成分的影响与援助的气体-冰天体化学模拟。我们发现,主要含氮分子,如N2和NH3的丰度,显着改变通过应用计算的吸附能,因为氮原子可以热扩散的表面上,即使在10 K。
2018-01-26 astro-ph.GA
Sensitivity analysis of grain surface chemistry to binding energies of ice species
先进的望远镜,如ALMA和JWST,可能会显示化学宇宙可能比目前观察到的更复杂,这需要天体化学建模者改进他们的模型,以考虑新数据的影响。然而,气体颗粒模型的基本输入信息,如分子的结合能的表面,已经从实验中得出的只有少数物种,留下了数百种高度不确定的估计。本文采用速率方程方法,系统地研究了结合能的不确定性对暗分子云的天体化学两相模型的影响。基于文献检索的已发表数据,列出了推荐的结合能值。对暗云模型进行了数千次模拟,在每次模拟中,从正态分布中随机选择数百种物质的结合能值。我们的研究结果表明,H $_{2}$的结合能是关键的表面化学。对于高结合能,H $_{2}$在晶粒上冻结形成H $_{2}$冰。这在物理上是不现实的,我们建议改变速率方程。发现的丰度范围与天文冰观测结果相当一致。Pearson相关系数表明,HCO,HNO,CH $_{2}$和C的结合能与优势冰种的丰度相关性最强。最后,发现复杂有机分子的形成途径对H $_{2}$ CO加氢的分支比敏感。
2017-08-04 astro-ph.GA
Testing various assumptions for radiolysis, non-diffusive chemistry, and chemical desorption in cold cores
Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux, Univ. Bordeaux, CNRS(波尔多天体物理学实验室,波尔多大学,法国国家科学研究中心);School of Astronomy & Space Science, Nanjing University(南京大学天文与空间科学学院)
研究星际气体和尘埃化学,通过在天体化学模型鹦鹉螺中添加辐射分解、非扩散化学和化学解吸机制并测试,比较预测与观测结果,发现各机制对气相和冰物种有不同影响,标准模型在气相丰度方面表现最佳,强调需更多实验约束相关效率。
2026-07-27 astro-ph.GA
Ice origins of OCS and chemistry of CS2-bearing ice mantles
本研究通过高能处理同位素标记冰样品,评估了星际冰中OCS形成的两种途径,发现CS+O途径更有利且高温下贡献增加,还探索了含CS₂冰的化学性质,为理解星际硫化学及失踪硫提供了新依据。
2024-10-10 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
Organic chemistry in the H2-bearing, CO-rich interstellar ice layer at temperatures relevant to dense cloud interiors
本研究通过在4-15 K下用2 keV电子辐照CO:15N2:H2冰样品,发现富CO星际冰层中困住的H2分子在能量处理下能生成甲醛、乙烯酮等复杂有机分子,为ISM最冷区域的COMs形成提供了额外贡献。
2024-01-08 astro-ph.GA astro-ph.SR
Quantifying the chemical desorption of H$_2$S and PH$_3$ from amorphous water ice surfaces
从冰冷的颗粒表面的分子的非热解吸是必要的,以解释在恒星形成区域的冷气体中的分子线观测。化学解吸是一种非热解吸过程,由化学反应释放的能量驱动。在放热表面反应之后,多余的能量在垂直于表面的方向上转移为产物的平移能,导致解吸。产品物种的解吸概率,特别是产品物种从水冰表面的解吸概率,还没有得到很好的理解。这种不确定性限制了我们对气相和冰表面化学之间相互作用的理解。在目前的工作中,我们约束的解吸概率H $_2$ S和PH $_3$每个反应事件多孔非晶态固体水(ASW)通过数值模拟以前的实验室实验。采用微观动力学Monte Carlo方法,我们发现在每次氢加成过程中,H $_2$ S和PH $_3$从多孔ASW上的脱附概率分别为$3 \pm 1.5$ %和$4 \pm 2$ %.如果反应释放的能量的$\sim$ 7%转移到产物的平移激发,则这些概率与文献中提出的化学解吸的理论模型一致。作为副产品,我们发现多孔ASW上约70%(40%)的原子H吸附位点的结合能应低于$\sim$ 300 K($\sim$ 200 K)。我们的研究结果的天体化学意义进行了简要讨论。
2021-12-08 astro-ph.GA
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
On Cosmic Ray-Driven Grain Chemistry in Cold Core Models
在本文中,我们提出了初步的结果,说明宇宙射线对固体相化学的TMC-1和几个源的物理条件相同的TMC-1模型,除了假设增强电离率的影响。使用最近的理论,宇宙射线诱导的反应,天体化学模型,我们计算了放射化学产额,称为$G$值,为主要的尘埃颗粒冰地幔成分。我们表明,这种非热化学的列入可以导致复杂的有机分子从简单的冰地幔成分的形成,即使在冷芯条件下。除了丰富冰幔,我们发现,这些新的辐射化学过程可以导致增加的气相丰度,以及,特别是HOCO,NO $_2$,HC $_2$ O,甲酸甲酯(HCOOCH $_3$),和乙醇(CH $_3$ CH $_2$ OH)。这些模型结果意味着HOCO -和可能NO $_2$ -可能在TMC-1中可观察到。未来在寒冷的星际环境中探测到这两种物质中的任何一种都可以为宇宙射线驱动的辐射化学的重要性提供强有力的支持。甲酸甲酯的增加的气相丰度可以与通过其他形成机制(例如纯气相化学和三体表面反应)实现的丰度进行比较。
2018-05-15 astro-ph.GA
The Effects of Grain Size and Temperature Distributions on the Formation of Interstellar Ice Mantles
星际气体颗粒化学的计算模型历来采用0.1微米的单个尘埃颗粒尺寸,假设其代表了星际介质中存在的尺寸分布。在这里,我们调查的影响广泛的粒度分布的化学尘埃颗粒表面和随后建立的分子冰颗粒上,使用三相气体颗粒化学模型的一个静止的暗云。我们包括一个明确的治疗的晶粒温度,由云的视觉消光和每个人的粒度人口的大小。我们发现,温度差起着重要的作用,在确定整个粒度分布的总散装冰组成,而大小人口之间的几何差异的影响出现边际。我们还考虑了从弥漫云到黑暗云的坍缩,使尘埃温度下降。在最初的扩散条件下,小颗粒太温暖,以促进粮食地幔建设,与大多数冰形成的中型颗粒。随着坍缩的进行,数量更多的最小的颗粒冷却下来,成为主要的冰载体;大量的小颗粒意味着这些冰分布在许多颗粒上,每个颗粒可能不超过40个单层冰(假设一个颗粒大小为几百个)。这种效应对于恒星形成的热核阶段冰的后续处理和解吸可能是重要的,使相当大比例的冰暴露于气相,增加了冰表面化学和表面气体相互作用的重要性。
2015-12-21 astro-ph.GA
Visible-Light Photoionization of Aromatic Molecules in Water-Ice: Organic Chemistry across the Universe with Less Energy
气相有机分子如多环芳烃(PAH)的电离需要波长短于200 nm(~6-9 eV)的真空紫外光子。我们在这里提出的第一次,可见光光子-通过阳光-可以导致光电离的被困多环芳烃在低温水冰,占4.4 eV的电离能比气相。这一发现开辟了新的反应途径,包括在许多水和有机物共存的环境中的低能电离。这包括星际介质,分子云,原行星盘,行星表面和大气层(包括地球)。
2021-06-08 astro-ph.GA physics.chem-ph
Three-dimensional off-lattice Monte Carlo kinetics simulations of interstellar grain chemistry and ice structure
提出了第一个星际尘埃颗粒表面化学的非格点蒙特卡罗动力学模型。所有表面粒子的位置都是根据相邻原子和分子的成对相互作用产生的局部势最小值明确确定的,而不是通过预定义的晶格结构。该模型能够模拟任何任意的尘埃颗粒形态的化学动力学,由用户定义的每个单独的尘埃颗粒原子的位置。设计了一种简单的方法,用于确定最可能的扩散途径及其相关的表面物种的能垒。该模型适用于一个小的,理想化的尘埃颗粒,采用各种气体密度和使用一个小的化学网络。氢原子和氧原子附着在颗粒上,产生H2O、H2、O2和H2 O2。非格点方法允许冰结构的自由发展,冰地幔孔隙度被发现是依赖于气体密度,控制吸积速率。2 x 10^{4} cm^{-3}的气体密度,适合暗星际云,被发现产生一个相当光滑和无孔的冰地幔。在所有密度下,在颗粒上形成的H2分子聚集在分裂冰结节的裂缝中,以及微孔中(其极端向内的曲率产生强烈的局部势能极小值)。在高密度模型中产生的较大孔隙通常不填充H2。水分子直接沉积在颗粒上表明,以这种方式形成的无定形冰可能比通过表面化学形成的星际冰更加多孔。
2013-10-09 astro-ph.GA astro-ph.IM
CO and N$_2$ desorption energies from water ice
CO和N $_2$的相对解吸能是解释观测到的星际CO和N $_2$丰度模式的关键,包括在盘、原恒星和分子云核中有充分证据的CO和N $_2$ H $^+$反相关。基于对纯CO和NPDMATHABMM冰解吸的实验室实验,CO和NPDMATHABMM解吸能量之间的差异很小; NPDMATHABMM与CO解吸能量比为0.93 $\pm$ 0.03。然而,星际冰并不纯净,在这项研究中,我们探讨了水冰对两种分子解吸能量比的影响。我们目前的程序升温脱附实验的不同覆盖率的$^{13}$ CO和$^{15}$ N $_2$多孔和紧凑的无定形水冰,并作为参考,纯冰。在所有实验中,$^{15}$ N $_2$解吸在$^{13}$ CO解吸开始之前几度开始。在致密水冰上不同亚单层覆盖率下,$^{15}$ N $_2$和$^{13}$ CO的能垒分别为770和866 K,1034 - 1143 K和1155 - 1298 K,多孔水冰上$\sim$ 1 ML冰的能垒分别为1435和1575 K。对于所有等效实验,N $_2$与CO解吸能量比始终为0.9。当CO和N $_2$冰存在于相似的冰环境中时(例如,经历与水冰的相似程度的相互作用),它们的解吸温度因此应当在彼此的几度内。一个较小的N $_2$-CO解吸能量比可能存在于星际和拱星环境中,如果平均CO冰分子与水冰的相互作用比平均N $_2$。
2015-12-21 astro-ph.GA
Simulations of ice chemistry in cometary nuclei
提出了彗星核冰固相化学的第一个计算模型。一个天体化学动力学模型,MAGICKAL,适用于跟踪化学演化的多层彗星冰,在一个代表性的时期5 Gyr。在任何活动阶段之前,选择适合于外太阳系彗星核“冷藏”的物理条件。在5 - 60 K范围内的静态温度下模拟化学反应,而冰暴露于星际辐射场,在外层冰层中诱导光化学反应,产生显着的复杂有机分子的形成。宇宙射线对冰的轰击所产生的化学反应的处理也被引入到模型中,同时引入了一个新的低温光化学制剂。简单和复杂的分子的生产达到10米或更深的数量级,在许多情况下,局部分数丰度与观测值相当。发现了大量O $_2$(和H $_2$ O $_2$)的产生,这表明,如果彗星物质的总体损失限于10 m量级的深度,那么高能宇宙射线在1 Gyr量级的时间内对彗星冰进行的长期处理可能足以解释O $_2$的大量观测。进入内太阳系可能会进一步增加核冰的分子含量,这可能是量化使用这种建模方法。
2019-09-25 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Enhanced formation of interstellar complex organic molecules on carbon monoxide ice
本研究通过天体化学模型发现,CO冰表面覆盖率升高会增强特定含氧复杂有机分子的形成,该效应受温度和宇宙射线电离率影响,对JWST星际冰观测具有重要参考价值。
2024-05-31 astro-ph.GA
Astrochemistry of dust, ice and gas: introduction and overview
简要介绍和概述了尘埃,冰和气体的天体化学及其相互作用,针对非专业人士。通过最近的一些例子说明了临界反应的基础化学物理研究的重要性。这些研究也引发了对化学的新见解,说明了天文学和化学如何相互促进。许多化学在恒星和行星形成的地区,现在被认为是由气体颗粒化学,而不是纯气相化学驱动,并给出了这样的模型的状态的关键讨论。在扩散云和PDR,冷密云,热核,原行星盘和系外行星大气的研究的最新进展进行了总结,无论是简单的和更复杂的分子,与链接到本卷中提出的论文。尽管存在许多挥之不去的不确定性,但天体化学的未来是光明的:新的观测设施有望使我们对气体、冰和尘埃从云层到行星的旅程的理解取得重大进展。
2014-11-19 astro-ph.EP astro-ph.GA
Hydroxylamine in Astrophysical Ices: IR Spectra and Cosmic Ray-Induced Radiolytic Chemistry
本研究测量星际冰类似物中 NH$_2$OH 的红外光谱及 15 keV 质子辐照效应,给出其辐射破坏参数,并发现三元冰辐照可生成多种无机产物及前生物有机分子。
2025-01-29 astro-ph.GA
Surface Diffusion of Carbon Atoms as a Driver of Interstellar Organic Chemistry
本研究通过光激发脱附与共振增强多光子电离方法原位检测冰表面C原子,实验测定其表面扩散活化能为88 meV,发现其在星际冰上约22 K即可激活扩散并驱动复杂有机分子复杂性增加,揭示了碳加成化学在宇宙有机化学演化中的关键作用。
2023-08-04 astro-ph.GA
Fine-tuning the complex organic molecule formation: sulfur and CO ice as regulators of surface chemistry
本研究通过结合气相观测与化学建模,发现硫和CO冰通过竞争氢原子调控表面化学,影响复杂有机分子的形成,为恒星形成早期阶段提供关键见解。
2025-07-23 astro-ph.GA
Interstellar Chemistry of CN Radicals on Ices: The formation of CH3CN and CH3NC and potential connection to acetamide
本研究利用密度泛函理论探讨了CN与CH3自由基在水和一氧化碳冰上形成CH3CN和CH3NC的反应,以及通过量子隧穿形成乙酰胺的可行性,证实了星际颗粒表面CN自由基的高反应性。
2025-06-10 astro-ph.GA
Efficient Production of S$_8$ in Interstellar Ices: The effects of cosmic ray-driven radiation chemistry and non-diffusive bulk reactions
在这项工作中,我们重新研究了发生在星际尘埃颗粒的冰幔上和冰幔中的硫化学,并报告了对标准天体化学模型的两个新修改的影响;即:(a)将宇宙射线驱动的辐射化学和(b)假设快速,非扩散反应的关键自由基在散装。从我们的密集分子云模型的结果表明,这些变化可以有一个深刻的影响,在冰地幔中的含硫物种的丰度,包括在固相H $_2$ S和HS的丰度减少,并在OCS,SO $_2$,以及纯硫的同素异形体,特别是S $_8$的丰度显着增加。这些纯硫物种-虽然几乎不可能直接观察-长期以来一直被推测为潜在的硫储层,我们的结果可能是最准确的估计,但其丰度在密集的ISM。此外,这些更新的模式的结果被认为是在良好的协议与现有的观测数据。最后,我们研究了我们的研究结果的影响方面,迄今未知的硫水库认为存在于稠密的星际环境。
2019-11-04 astro-ph.GA physics.chem-ph
H2CO in the Horsehead PDR: Photo-desorption of dust grain ice mantles
目的:首次研究了晶粒表面化学在马头光解离区(PDR)中的作用。研究方法:我们在马头星云中对朝向PDR及其相关致密核的几条H2 CO旋转线进行了深入观测,那里的尘埃是冷的($\Td \simeq 20-30$ K)。我们用218.2 GHz的p-H2 CO $~3_{03}-2_{02}$谱线图(12”角分辨率)补充了这些观测结果。我们确定的H2 CO丰度使用一个详细的辐射转移分析,并比较这些结果与PDR模型,包括纯气相化学或气相和粮食表面化学。结果:PDR和致密核中H-核的H2 CO丰度($\simeq 2-3 \times 10^{-10}$)相似。在致密的核心纯气相化学模型再现所观察到的H2 CO丰度。因此,表面过程并没有显着贡献的气相H2 CO丰度的核心。相比之下,在PDR中需要在尘埃颗粒表面形成H2 CO并随后光解吸到气相中来解释所观察到的气相H2 CO丰度,因为气相化学本身并不能产生足够的H2 CO。不同的生成路线的归属通过不同的测量的H2 CO的邻-对位比来加强:致密核显示平衡值($\sim3$),而PDR显示非平衡值($\sim2$)。结论:H2 CO冰的光脱附是将大量气相H2 CO释放到马头PDR中的有效机制。
2011-09-02 astro-ph.GA
Sticking of molecules on non-porous amorphous water ice
要精确模拟星际介质的物理和化学过程,就需要详细了解原子和分子如何吸附在尘埃颗粒上。然而,粘附系数是一个介于0和1之间的数字,它测量粒子与表面相互作用的第一步,通常在ISM环境的模拟中假设为0.5或1。本文报道了H $_2$、D $_2$、N $_2$、O $_2$、CO、CH $_4$和CO $_2$在无孔非晶态固体水(np-ASW)上的粘附系数的测定。粘附系数的测量在很宽的表面温度范围内使用高度准直的分子束。我们发现,标准的方法测量的粘附系数-国王-威尔斯方法-导致低估的捕获事件,其中有不完全的能量调节的分子在表面上。使用脉冲分子束的表面散射实验,而不是用来测量粘附系数。基于实测的粘附系数值,我们提出了一个有用的粘附系数作为晶粒温度和分子表面结合能的函数的一般公式。我们使用这个公式在ISM气体-颗粒化学的模拟中找到粘附对颗粒和气相中关键分子丰度的影响。
2016-05-03 astro-ph.GA astro-ph.IM
Ice chemistry that can be unveiled with the JWST: SynthIceSpec, a synthetic spectrum generator to test spectral limits. Solid CO_2 as a dust thermometer and solid CH_3CN detectability in cold cores
Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux (LAB), Univ. Bordeaux, CNRS(波尔多大学天体物理实验室);Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA(天体生物学中心);Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires, CNRS, Aix Marseille Univ.(离子与分子相互作用物理研究所);Institut des sciences Moléculaires d’Orsay, CNRS, Université Paris-Saclay(奥赛分子科学研究所);Institute for Astronomy(天文研究所);CEA-CESTA(法国原子能及替代能源委员会塞斯塔研究中心);CELIA, University of Bordeaux-CNRS-CEA(波尔多的激光化学和光化学实验室)
通过SynthIceSpec测试JWST观测极限,探讨固态CO₂作为尘埃温度计及CH₃CN在冷核心中的检测可能性,分析光谱模型与尘埃温度的影响。
2026-03-26 astro-ph.GA
Investigating the Efficiency of Explosion Chemistry as a Source of Complex Organic Molecules in TMC-1
许多种类的复杂有机分子(COMs)已经在几个天体物理环境中被观察到,但尚不清楚它们是如何产生的,特别是在寒冷、静止的区域。有一种方法可以提高这些地区气相的化学复杂性,那就是尘埃颗粒的冰幔爆炸。在这个过程中,冰中积累的化学能被释放出来,使冰升华并产生高密度、高温气体的短暂阶段。气体颗粒化学代码UCLCHEM已被修改,以处理这些爆炸,以模拟所观察到的丰度的COM对TMC-1区域。据发现,根据我们目前对爆炸机制和化学途径的理解,在化学模型中包含爆炸是不必要的。爆炸并没有显示出改善模型的匹配TMC-1中观察到的简单物种的丰度。此外,包括表面扩散化学,也没有爆炸,结果在生产的COM与观测推断的丰度。
2019-05-06 astro-ph.GA
Methanol formation via oxygen insertion chemistry in ice
我们目前的实验限制插入氧原子到甲烷中形成甲醇的天体物理冰类似物。在气相和理论研究中,这一过程先前已被证明具有非常低或不存在的能垒,但能量学和机制尚未在固态中表征。我们使用的氘紫外灯过滤的蓝宝石窗口选择性解离O2内的O2:CH 4的混合物,并观察通过O(1D)插入CH 3OH的有效生产。CH 3OH的生长曲线符合动力学模型,我们观察到没有温度依赖性的反应速率常数在温度低于25 K的氧解吸温度。通过对副产物的分析,我们确定了冰相氧插入到CH 4中的分支比:~65%的插入导致CH 3OH,其余的导致H2 CO的形成。没有CH 3或OH自由基形成的证据,表明碎片化不是一个重要的通道,插入通常会导致化学复杂性增加。CH 3OH形成从O2和CH 4稀释在CO占主导地位的冰类似地显示没有温度依赖性,与预期一致的插入进行一个小的或不存在的障碍。因此,冰中的氧插入化学在低温ISM类条件下应该是有效的,并且可以提供一个重要的通道,在寒冷的星际区域,如云核和原行星盘中平面的颗粒表面上形成复杂的有机分子。
2017-06-29 astro-ph.EP astro-ph.GA
Exploring the chemistry induced by energetic processing of the H2-bearing, CO-rich apolar ice layer
尘埃颗粒表面的星际冰幔被认为具有双层结构,富含H2O的极性层被富含CO的非极性层覆盖,该层可能含有H2和其他挥发物,如N2。在这项工作中,我们探讨了化学诱导的2千电子伏的电子和Ly-alpha光子在H2:CO:15 N2冰类似物的CO丰富的层时,暴露于类似的能量密度从宇宙射线诱导的次级电子和紫外光子在典型的密集云的寿命。在2keV电子辐照下,共鉴定出6种产物:CO2、C2 O(和其它碳链氧化物)、CH 4、H2 CO、H2 C2 O和H15 NCO。总产物丰度对应于暴露于电子辐照的初始CO分子的5-10%。Ly-alpha光子照射提供了1-2个数量级的低产量,具有相似的产物分支比,这可能是由于冰样品在该波长下的低UV-光子吸收截面。形成额外的含氮物种,即C215 N2和15 NH3,只观察到在没有H2和CO分子,分别,表明反应物来自H2和CO分子优先相互反应,而不是与15 N2及其解离产物。总之,冰化学引起的高能处理的CO丰富的非极性冰层提供了替代的形成途径,在星际介质中检测到的几个物种,包括一些有关的复杂的有机分子化学。进一步量化这些途径将有助于天体化学模型,以限制其相对贡献的星际预算,特别是,有机物种H2 CO和HNCO。
2020-09-02 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
H2CO and N2H+ in Protoplanetary Disks: Evidence for a CO-ice Regulated Chemistry
本文介绍了Tauri T星TW Hya和Herbig Ae星HD 163296周围圆盘中2”-6”分辨率的H_2CO和N_2H ~+发射的亚毫米阵列观测结果,并讨论了这些物质相对于CO冻结的分布。HD 163296的H2 CO和N2 H+发射并没有在标记恒星位置的连续发射中心达到峰值,而是明显偏移。使用以前开发的模型,这个磁盘的物理结构,我们表明,H2 CO的观测再现,如果H2 CO主要是存在于寒冷的外盘区域。一个模型,其中H2 CO是目前仅超出CO雪线(估计在半径为160 AU)的观测结果很好地匹配。我们还表明,平均H2 CO激发温度(根据DISCS(带SMA的磁盘成像化学调查)计划中在这两个磁盘和金牛座T星周围更大样本磁盘中观察到的H2 CO的两次跃迁计算得出)与CO的激发温度一致。冻结温度为20 K。此外,我们发现,N2 H+和H2 CO线通量在磁盘是强烈相关的,这些物种的共同形成的样品的指示。两者合计,这些结果意味着,H2 CO和N2 H+通常存在于磁盘中,只有在低温下,CO耗尽到晶粒上,与气相CO快速破坏N2 H+,并通过CO冰氢化原位形成H2 CO一致。在这种情况下,H2 CO,CH 3OH和N2 H+排放的磁盘应出现与CO中面雪线的内缘环。这种预测可以直接用ALMA观测值进行检验,具有较高的分辨率和灵敏度。
2013-01-11 astro-ph.GA
Formation of c-C6H5CN ice using the SPACE TIGER experimental setup
苯甲腈(c-C6 H5 CN)最近在星际介质(ISM)的寒冷和密集区域被检测到,在那里它被用作可能导致多环芳烃(PAH)产生的富含芳香族有机化学的路标。这种苯甲腈的一个可能来源是涉及苯(c-C6 H6)和腈分子(含有-CN基团的有机分子)的星际冰化学。我们已经解决了这个c-C6 H5 CN形成途径的可扩展性,通过实验室实验,使用我们的新设置空间老虎。空间老虎实验装置的目的是探索星际冰地幔的物理和化学使用基于激光的冰处理和产品检测方法。我们已经发现,c-C6 H5 CN的形成后照射c-C6 H6 $:CH 3CN二元冰混合物与2 keV的电子和莱曼α光子在低温下(4-10 K)。当c-C6 H6和CH 3CN嵌入在CO冰基质中时,也观察到c-C6 H5 CN的形成,但其在H2O冰基质中被有效地淬灭。这项工作中提出的结果意味着,涉及苯和腈分子的星际冰化学可能有助于形成所观察到的苯甲腈,只有当这些物种存在于冰地幔顶部或嵌入富CO冰层中,而不是混合到富H2O冰层中。
2022-10-19 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Simulation of proton radiolysis of H2O and O2 ices with the Nautilus code
Nanjing University(南京大学);CNRS(法国国家科学研究中心);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学)
研究通过调整参数探讨了水冰在辐射下的反应扩散竞争、非扩散化学和超热物种脱附能的影响,发现通过调整化学模型可复现稳态比值,但需进一步约束辐射过程中的中间路径。
2026-02-23 astro-ph.GA
Photochemistry and astrochemistry: photochemical pathways to interstellar complex organic molecules
星际介质的特点是化学成分丰富多样。它的许多复杂的有机分子被认为是通过冰粒地幔中的自由基化学形成的。当星际冰(由水和其他挥发物组成)暴露在紫外线光子和其他解离辐射源下时,自由基很容易形成,如果足够移动,自由基可以反应形成更大,更复杂的分子。由此产生的复杂有机分子(COM)伴随着恒星和行星形成,并可能最终在新生行星上播种生命的起源。越来越复杂的实验已经证明,已知的星际COM以及前生物有趣的氨基酸可以通过冰的光化学形成。我们回顾这些实验,并讨论了定性和定量的动力学和机械的限制,他们提供的。最后,我们比较了紫外线辐射的影响与其他三个潜在的自由基生产和星际冰化学来源:电子,离子和X射线。
2016-09-11 astro-ph.GA
Ice chemistry in embedded young stellar objects in the Large Magellanic Cloud
本文介绍了对大麦云星云(LMC)中15个年轻恒星(YSO)的光谱观测。这些观测结果是由斯皮策红外光谱仪(IRS)作为SAGE-Spec Legacy计划的一部分获得的。我们分析了IRS光谱范围内两个突出的冰带:15.2微米处的CO_2冰弯曲模和5 - 7微米之间的冰带,其中包括6微米处的水冰弯曲模和其他冰种的贡献。5 - 7微米波段在我们的LMC样品中很难识别,因为PAH发射叠加在冰光谱上的明显存在。我们确定水冰的光谱中的两个来源,这些来源之一的光谱也表现出6.8微米的冰功能归因于铵和甲醇。我们详细地模拟了CO_2波段,使用文献中的实验室冰剖面的组合。我们发现,一个显着的分数(> 50%)的CO_2冰被锁定在一个富水的组成部分,与银河系源观察到的一致。LMC中的大多数来源也需要纯CO_2对冰剖面的贡献,这是热处理的证据。有一个建议,CO_2的生产可能会增加在LMC,但现有的样本的大小排除了更坚定的结论。我们把我们的结果在大麦哲伦星系的恒星形成环境的背景下。
2009-11-10 astro-ph.GA astro-ph.SR
Dust evolution, a global view: III. Core/mantle grains, organic nano-globules, comets and surface chemistry
在IaS(THEMIS)的非均匀尘埃演化模型的框架内,这项工作详细研究了与核心/地幔星际和彗星颗粒结构及其对这些迷人颗粒性质的影响有关的表面过程和化学。看来,对星际颗粒表面的性质和化学反应性的现实考虑可以自洽地并在一个连贯的框架内解释:氧的异常消耗,CO暗气体的性质,“极地冰”地幔的形成,3 μ m水冰带上的红翼,在热核中观察到的富氧化学的基础,有机纳米球的起源和在彗星反射光谱中观察到的\sim 3.2 μ m“羰基”吸收带。提出了气相物种与星际介质中碳质a-C(:H)颗粒表面的反应,特别是原子氧以环氧官能团的形式掺入颗粒表面,是解释这些观测结果的关键。因此,宇宙尘埃的化学性质与星际气体的化学性质的关系比以前所认为的要密切得多。因此,目前的星际气体和尘埃化学模型很可能需要进行根本性的修改,以包括这些新的颗粒表面过程。
2021-11-08 astro-ph.GA
Infrared photoprocessing of porous amorphous solid water with a free electron laser
Radboud University(拉德堡德大学);Aarhus University(奥胡斯大学);Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)(德国电子同步加速器研究所)
本研究利用HFML-FELIX实验室的红外自由电子激光,通过42次辐照实验探究多孔非晶固体水的重构与脱附规律,发现二者为独立过程,为相关天体物理研究提供了依据。
2026-08-27 astro-ph.GA
Modeling the processing of interstellar ices by energetic particles
上下文星际冰是暗分子云中金属物种的主要形式。实验和观察表明,冰是显着的处理后,冻结出的分子到粮食。这个过程是由宇宙射线粒子和宇宙射线诱导的紫外光子引起的。目前的天体化学模型只在非常有限的程度上包含了这些转变。目标。我们的目标是建立一个星际冰的“冷”化学模型,并评估其对星际冰组成的一般影响。方法.冰被视为由两层组成-表面和地幔(或地下)层。次表层的化学过程与冰物种的光解和地幔内的空腔表面上的二元反应。氢原子和分子可以在层之间扩散。我们还包括氘化学。结果模拟结果表明,化学键合H的含量在亚表面分子中平均减少约30%。这促进了冰中更多贫氢物种的形成。冰分子中氘的富集被次表层过程显著减少。平均而言,它遵循气相原子D与H丰度比,具有延迟。由该模型产生的延迟是在几个百万年的顺序。结论.冰的加工可能会对谷物中氘物质的生产产生新的限制。在具有两层结构的地幔中,上层(CO)的处理应该比下层(H2O)更强烈。星际冰中的化学爆炸可能不是一个重要的过程。它们破坏了地幔的结构,而地幔是在很长的时间尺度上形成的。此外,冰可能缺乏爆炸所需的高自由基含量。
2013-06-13 astro-ph.GA
Modelling methanol and hydride formation in the JWST Ice Age era
该研究利用多种天体化学代码模拟蝘蜓座I云冰化学,发现CH3OH冰主要通过CO氢化形成,并解释了JWST观测到的冰成分。
2025-02-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Toward Unraveling Cyanopolyyne Surface Chemistry: A Preview on Isolated Systems From HC_{3}N to Ethyl Cyanide and Propylamine
本研究通过量子化学方法揭示最小氰基多炔HC_{3}N的加氢反应网络,发现关键反应路径生成乙基氰和丙胺,为星际冰上碳链化学提供洞见。
2025-05-26 astro-ph.GA
Electron Irradiation and Thermal Chemistry Studies of Interstellar and Planetary Ice Analogues at the ICA Astrochemistry Facility
与天体化学有关的分子激发和离解过程的建模需要通过与实验室实验产生的数据进行比较来验证理论。新委托的天体物理学-天体化学冰室(ICA)允许研究天体物理学冰类似物及其在高能处理时的演变,从而模拟星际冰粒地幔和太阳系外冰冷天体所经历的过程和变化。ICA是一种超高真空兼容室,包含一系列IR透明基底,冰类似物可以在低至20 K的温度下沉积在该基底上。冰的处理可以以三种方式中的一种进行:(i)用由2 MV Tandetron型加速器递送的射弹进行离子撞击,(ii)来自直接安装到腔室的枪的电子辐照,以及(iii)在20-300 K的温度范围内的热处理。的物理化学演变的冰原位研究,使用FTIR吸收光谱和四极质谱。在本文中,我们提出了一个概述的ICA设施,重点是表征用于电子碰撞研究的电子束,以及报告的初步结果,在电子辐照和热处理选定的冰。
2021-09-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Is cosmic dust porous?
本文探讨宇宙尘埃颗粒的孔隙度定义、宇宙化学效应及观测证据,论证多孔模型对理解尘埃表面过程至关重要,并倡导未来研究采用此类模型。
2025-09-12 astro-ph.GA
Water in star-forming regions (WISH): Physics and chemistry from clouds to disks as probed by Herschel spectroscopy
总结了WISH关键计划的数据和结果,旨在提供一个遗留数据集来解决其物理和化学问题。WISH沿着光度和演化阶段的两个轴瞄准了约80个源:从低质量到高质量的原恒星,从星前核到原行星盘。H2O,HDO,OH,CO和[O I]的线与HIFI和PACS仪器,由探测紫外线,X射线或谷物化学分子补充观察。大多数的远红外线水的发射原恒星被发现是紧凑的,起源于温暖的外流和冲击气体在高密度和温度在至少两个物理组件。这种气体不能用低J CO谱线探测,只能用J>14探测。水是一种重要的但不是主要的冷却剂。它的丰度普遍较低,H2O/H2= 2 E-6,这表明激波和外流腔模型包括100-1000倍ISRF的紫外辐射。在冷的静止前恒星的核心和信封,水的丰度结构准确地探测通过速度分辨线配置文件,确认基本的化学网络。气态HDO/H2O比为0.025,远高于散装冰,是外部光解吸冰层和冷化学的代表。内部热核的水丰度很高,但变化范围从5E-6到2 E-4。对水气和冰的综合分析表明,多达50%的氧气预算可能会丢失,并讨论了可能的解释。水蒸气从磁盘的排放是微弱的,表明水冰被锁定在较大的卵石早期,这些卵石已经解决和漂移向内的第二类阶段。从数量上看,许多海洋的水冰是可用的。河外低J H2O发射主要是紧凑的碰撞激发。展望了未来的中远红外飞行任务。
2021-02-03 astro-ph.EP astro-ph.GA
Chemical fractionation of deuterium in the protosolar nebula
了解恒星形成物体中氘的气体颗粒化学可能有助于解释它们的历史和现状。我们的目的是澄清如何在冰的过程中影响氘分馏。在这方面,我们研究了太阳质量的原恒星信封使用天体化学速率方程模型,认为散装冰化学。结果表明,一般协议的分子D/H丰度比在低质量的原恒星。星前核中冰的积累和颗粒表面HD的快速合成的同时进行的过程阻碍了冰物种的氘化。所观察到的D/H比率非常高,超过10%,即,超氘,甲醛和二甲醚重现,但没有其他物种在原恒星信封阶段。在散装冰的化学转化降低D/H比的冰物种,并没有帮助解释超氘。在原恒星阶段,D2 O/HDO丰度比计算为高于HDO/H2O的比例,由于气相化学。从冰中蒸发的物种具有高的分子D/H比和高的气相丰度。
2017-01-20 astro-ph.GA
Chemical modelling of dust-gas chemistry within AGB outflows III. Photoprocessing of the ice and return to the ISM
为了解释尘埃在星际介质(ISM)中的性质,一个难熔的有机地幔的存在是必要的。AGB星的外流是ISM中恒星尘埃的主要贡献者之一。我们提出了第一个研究的难熔有机贡献的AGB星的ISM。在实验室实验的基础上,我们在扩展的化学动力学模型中加入了一个新的反应:将挥发性复杂冰光处理成惰性难熔有机材料。难治性有机反馈的AGB流出到ISM估计使用观测动机的父物种和网格的富C和富O流出的模型。难熔的有机物质主要是通过在尘埃上的堆积和随后的光处理从气相中继承的。颗粒表面化学,引发的冰的光解,产生只有一小部分,发生在一个亚单层制度,在几乎所有的流出。难熔有机材料的形成随着流出密度的增加而增加,并且取决于初始气相组成。富O粉尘被难熔有机物覆盖的程度可以忽略不计,而富C粉尘的平均覆盖率为$3-9\%$,但可能高达$8-22\%$。虽然富碳尘埃不会裸露进入ISM,但其平均覆盖率太低,不会影响其在ISM中的演化或显著影响星际尘埃的覆盖率。这项研究开辟了其他产尘环境的覆盖问题。它强调了需要更好地了解粉尘的形成和特定的外流内的密度结构的模型。
2020-11-23 astro-ph.GA astro-ph.SR
Surface chemistry in photodissociation regions
尘埃的存在会强烈影响星际介质的化学成分。我们使用气相和尘埃相化学反应在光解区域(PDR)的化学模型。我们的目标是确定星际介质(气体/尘埃/冰)的化学成分,在不同的(分子)气体密度的区域,暴露于不同强度的辐射场。我们通过包括3050个新的气相化学反应和实施表面化学来显着改进Meijerink PDR代码。特别是,我们已经包括了117个化学反应发生在颗粒表面覆盖不同的过程,如吸附,热脱附,化学脱附,两体反应,光的过程,和宇宙射线过程的尘埃颗粒。我们得到了不同的气体和固体物种的丰度作为视觉消光的函数,这取决于密度和辐射场。我们还分析了在不同的环境中的CO2和H2O冰的形成率。此外,我们研究了化学是如何影响的存在/不存在的冰地幔(裸尘或冰尘)和考虑不同的解吸概率的影响。基质的类型(裸尘或冰尘)和解吸的可能性可以显着改变发生在晶粒表面上的化学,导致气相物种,如CO,H2CO和CH3OH的丰度的几个数量级的差异。基质的类型以及辐射场的密度和强度也决定了CO2和H2O形成冰的阈值消光。我们还得出结论,H2CO和CH3OH主要释放到气相中的低,远紫外线照射的PDR通过化学解吸后两体表面反应,而不是通过光解吸。
2016-04-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Laboratory and Computational Studies of Interstellar Ices
本文综述星际冰的实验室光谱、冰物理与冰化学及计算研究,结合冰从分子云到原行星盘的演化背景,得出三类研究可解释冰光谱、需明晰过程以构建可靠天体化学模型、冰过程重要性随恒星行星形成演化的结论。
2024-07-09 astro-ph.GA astro-ph.IM
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
Chemistry in a forming protoplanetary disk: main accretion phase
我们研究了恒星形成核的辐射-流体动力学模型中的化学,该模型在$\sim 10^5$年内从一个冷的($\sim 10$ K)星前核演化到主吸积相。一个旋转支撑的引力不稳定盘在原恒星周围形成。我们提取的物理参数的时间变化在$\sim 1.5 \times 10^3$ SPH粒子最终在磁盘中,并进行后处理计算的气体-颗粒化学采用三相模型。在圆盘内部,SPH颗粒向内和向外迁移。由于一个显着的部分挥发物,如CO可以被困在水占主导地位的冰在三相模型中,冰地幔成分不仅取决于目前的位置在磁盘上,但也对尘埃颗粒是否经历过比水升华温度更高的温度。稳定的分子,如H $_2$ O、CH $_4$、NH $_3$和CH $_3$ OH,在引力坍缩开始时就已经很丰富了,并且随着流体包迁移到水雪线内部而简单地升华。另一方面,各种分子,如碳链和复杂的有机分子(COM)中形成的磁盘。COMs丰度敏感地依赖于大块冰幔中光碎片的光解和扩散速率。对于含S物质,在坍缩阶段,H $_2$ S冰是丰富的。在盘的暖区,H $_2$ S升华而被破坏,而SO、H $_2$ CS、OCS和SO $_2$变得丰富。
2016-11-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
A Unified Microscopic-Macroscopic Monte Carlo Simulation of Gas-Grain Chemistry in Cold Dense Interstellar Clouds
首次报道了冷星际云中气体-颗粒化学的统一的微观-宏观蒙特卡罗模拟,其中气相和颗粒表面化学均采用随机技术模拟。表面化学模拟与微观蒙特卡罗方法,其中化学发生在一个最初的平面上。表面化学网络由29个反应所引发的吸积物种H,O,C,和CO。四种不同的模型运行不同的,但均匀的物理条件,包括温度,气体密度,和扩散势垒解吸能量比。随着时间的增加,冰冷的星际地幔开始生长。我们的方法使我们能够确定冰的形态,逐层,作为时间的函数,并确定单个分子的环境或环境。我们计算出的丰度可以与冰和气相物种的观测结果以及其他模型的结果进行比较。
2012-09-25 astro-ph.EP astro-ph.GA
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
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
Low-temperature chemistry induced by cosmic rays: positive and negative ions desorption from nitrile-bearing astrophysical ice analogues
在暗分子云的冷核中,来自外部源的紫外线辐射被强烈衰减,宇宙射线可以在被冰覆盖的颗粒表面上引发化学反应,促进经处理的材料喷射成气相。我们报道了重离子(~(252)Cf裂变碎片)轰击纯CH_3CN、C_2 H_3CN和i-C_3 H_7 CN冰时,模拟宇宙射线入射到冰表面时的正负二次离子发射。使用等离子体解吸质谱(PDMS)技术,通过飞行时间质谱(TOF-MS)分析从每个样品发射的二次离子。几个离子物种进行了鉴定,表明强烈的冷冻表面上的碎片。质子化RCNH+母体分子和(RCN)nH+离子簇证明了质子转移过程对正离子解吸起作用。氰基自由基的高电子亲和力似乎有助于CN-的强发射,以及归因于CHmCN-片段和(RCN)nCN-簇系列的阴离子。溅射和解吸的离子团簇(正和负)诱导重离子轰击建议构成一个新的中性或电离的分子物种可以交付到气相中的热解吸可以忽略不计的路线。
2019-12-27 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.atom-ph