A multigrain-multilayer astrochemical model with variable desorption energy for surface species
本文提出一种多粒度多层天体化学模型,研究表面分子结合能依赖性脱附对气-粒化学的影响,发现多种脱附机制共同调节星际冰成分,解释了主要冰组分比例的普遍相似性。
2024-05-28 astro-ph.GA physics.chem-ph
Temperature programed desorption of water ice from the surface of amorphous carbon and silicate grains as related to planet-forming disks
了解小天体的历史和演化,如尘埃颗粒和彗星,在行星形成盘是非常重要的,以揭示负责创建行星系统的建筑规律。这些在盘的寒冷区域的小物体通常被认为是尘埃粒子与分子冰的混合物,其中冰覆盖在尘核的表面或实际上与尘埃物理混合。虽然第一种情况,冰与尘埃,近几十年来一直在实验室中进行深入研究,但第二种情况,冰与尘埃混合,目前还没有涉足。这项工作是第一个实验室研究的程序升温脱附(TPD)的水冰混合无定形碳和硅酸盐颗粒。我们表明,H2O冰的解吸动力学强烈依赖于灰尘/冰的质量比,可能是由于从一个大的表面的分形簇组成的碳或硅酸盐颗粒的水分子的解吸。此外,它表明,水冰分子是不同的结合到硅酸盐颗粒相比,碳。这些结果提供了小型宇宙天体的结构和形态与其中包含的水冰解吸动力学之间的联系。
2018-08-02 astro-ph.GA
Indirect ultraviolet photodesorption from CO:N2 binary ices - an efficient grain-gas process
紫外线冰光解吸是一个重要的非热解吸途径,在许多星际环境中,已被调用来解释在磁盘,云和云核中的冷分子的观测。系统的实验室研究的光脱附率,在7和14 eV之间,从CO:N2二元冰,已进行了同步加速器设施SOLEIL的CONORS真空紫外光束线。光脱附光谱分析表明,光脱附过程是间接的,即脱附是由亚表面分子层中的光子吸收引起的,而实际上只有表面分子脱附。因此,二元冰中的CO和N2的光解吸光谱取决于次表层冰层中的主要物种的吸收光谱,这意味着混合和层状冰的光解吸效率和能量依赖性与纯冰相比是显着不同的。特别是,一个薄的(1-2 ML)的N2冰层上的CO将有效地淬灭CO的光脱附,而增强N2的光脱附的几个因素(相比于纯冰)时,冰暴露于一个典型的暗云UV场,这可能有助于解释不同的CO和N2 H+的分子云核心的分布。这种间接的光解吸机制也可以解释在寒冷的星际环境中观察到少量复杂有机物的现象。
2013-12-16 astro-ph.GA
Thermal desorption of interstellar ices. A review on the controlling parameters and their implications fromsnowlines to chemical complexity
恒星形成区的演化及其热平衡受到其化学成分的强烈影响,而化学成分又由控制气相和固态之间转变的物理化学过程决定,特别是冰尘颗粒(例如,颗粒吸附和解吸)。因此,气体-颗粒和颗粒-气体转变以及星际冰的形成和升华是理解寒冷环境的天体物理观测的基本要素(例如,前星核),在气相中观察到意想不到的大量各种化学物质。被吸附的原子和分子也会经历在气相中效率不高的化学反应。因此,与尘埃颗粒相互作用的原子和分子的物理性质的参数化显然是解释天文观测和建立现实的和预测的天体化学模型的一个关键方面。在这一共识评估中,我们专注于控制冰的热解吸的参数,以及这些参数如何确定分子复杂性的途径,并确定雪线的位置,最终影响行星形成过程。我们从理论和实验的角度来看,解吸参数的不同的关键方面。我们批判性地评估了天体化学界常用的天体物理相关物种的解吸参数,并提供了建议值的表格。此外,我们表明,一个非平凡的确定的指前因子nu使用过渡态理论可以影响结合能值。最后,我们通过讨论目前用于确定解吸性能的理论和实验方法的局限性来总结这项工作,并提出了未来改进的建议。
2022-01-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Electron irradiation and temperature-programmed desorption of layered ethanolamine-water-methanol ices
Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen(格罗宁根大学泽尔尼克高级材料研究所);Center for Astrochemical Studies, Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik(马克斯·普朗克地外物理研究所天体化学研究中心);Department of Bioscience, Technical University of Munich(慕尼黑工业大学生物科学系);Síntesis y Mecanismos de Reacción en Química Orgánica, Departamento de Química, Universidad del Valle(瓦尔莱大学化学系有机化学反应合成与机理);Semillero de investigación en Astroquímica y Astrobiología (AstroLUCA), Departamento de Química, Universidad del Valle(瓦尔莱大学化学系天体化学与天体生物学研究种子团队(AstroLUCA));Faculty of Health Sciences, Universidad Libre(自由大学健康科学学院);HUN-REN Institute for Nuclear Research(匈牙利研究与创新网络核子研究所);Institute of Chemistry, University of Debrecen(德布勒森大学化学研究所);Astronomical Institute, Slovak Academy of Sciences(斯洛伐克科学院天文研究所)
本研究通过2 keV电子辐照20 K层状乙醇胺-水-甲醇冰并配合程序升温脱附,发现可生成CO、CO₂、H₂CO、H₂O₂、NH₃、OCN⁻等含氧含氮产物,为星际颗粒包层辐射化学提供实验室约束。
2026-09-18 astro-ph.GA
Chemistry in Evaporating Ices: Unexplored Territory
我们认为,三体化学可能发生在温暖的高密度气体蒸发的瞬时co \textendash解吸事件星际冰。使用一个高度理想化的计算模型,我们探讨了从简单的物种的冰的化学转化为更复杂的物种包含几个重原子,作为密度的函数和通过的三个机构率系数。我们预测,有一个广泛的密度和速率系数,其中一个显着的化学转化可能发生。我们讨论了这一想法的热内核的天体化学的影响。
2010-11-11 astro-ph.GA
TeraHertz Desorption Emission Spectroscopy (THz DES) of space relevant ices
我们提出了一个实验仪器,进行基于实验室的气相太赫兹解吸发射光谱(THz-DES)实验,以支持天体化学。该测量系统将一个太赫兹外差辐射计与一个高真空解吸气室和高速数字采样电路相结合,该辐射计使用以前为地球观测目的开发的室温半导体混频器二极管技术,以实现具有热鉴别的分子种类的高光谱和时间分辨率光谱学。在使用过程中,分子被冷凝到液氮冷却的金属手指上,以模拟可能存在于太空中的冰结构。在沉积之后,通过加热器控制和启动热解吸,并通过温度传感器监测。释放到真空室环境中的分子的“静止频率”光谱特征由外差辐射计实时检测,并以高光谱分辨率表征。为了证明仪器的可行性,我们研究了一氧化二氮(N2 O)。这种分子在太赫兹(亚毫米波长)范围内强烈发射,并提供合适的测试气体,我们将获得的结果与更传统的技术,如四极质谱进行比较。所获得的结果使我们能够充分表征的测量方法,我们讨论了它的潜在用途作为一个实验室工具,在支持天体化学观测的分子物种在星际介质和太阳系。
2022-07-07 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Laboratory-based sticking coefficients for ices on a variety of small grains analogs
由气体-颗粒化学产生的冰和气体的丰度和分配受颗粒上的吸附和解吸的支配。了解天体物理观测依赖于实验室测量的吸附和解吸率的尘埃颗粒类似物。在平坦表面上,已发现大多数气体的气体吸附概率(或粘附系数)接近于1。在这里,我们报告了H2O和CO2在更类似于宇宙尘埃的基质上的粘附系数的强烈下降,例如碳和橄榄石的亚微米级颗粒,裸露或覆盖着冰。这种效应是由颗粒的局部曲率引起的,然后扩展到由聚集的小颗粒组成的较大颗粒,例如在更演化的介质(例如拱星盘)中的蓬松或多孔尘埃。主要的天体物理学意义是,气体的吸积速率相应地降低,减缓了宇宙冰的生长。此外,在其冻结温度下未吸附在颗粒上的挥发性物质将属于气相,这将影响气冰分区。我们还发现,热脱附的H2O是不修改的晶粒尺寸,因此雪线温度应该是独立的粉尘粒度分布。
2021-02-19 astro-ph.GA astro-ph.IM
Thermal Desorption Kinetics, Binding Energies, and Entrapment of Methyl Mercaptan Ices
本文研究了甲硫醇在不同冰环境中的热脱附动力学、结合能与捕获,发现其结合能相似且能被水冰完全捕获,分子尺寸对含硫有机物的吸附与保留起重要作用。
2025-04-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Vacuum ultraviolet photodesorption and photofragmentation of formaldehyde-containing ices
本文用含H $_2$ CO的冰粒的非热脱附解释了在原行星盘和光子支配区观测到的H $_2$ CO气相丰度。光脱附被认为起着关键的作用,但是到目前为止还没有对H $_2$ CO冰的光脱附进行绝对测量,因此在当前的天体物理模型中使用默认值。由于不同分子的光脱附产率不同,因此实验研究H $_2$ CO冰的光脱附是至关重要的。我们测量了纯H $_2$ CO冰、CO冰上的H $_2$ CO(H $_2$ CO/CO)和H $_2$ CO与CO冰的混合物(H $_2$ CO:CO)在真空紫外(VUV)范围(7-13.6~eV)辐照下的绝对波长分辨光解吸产率。从纯的H $_2$ CO冰的光解吸在气相中释放H $_2$ CO,但也释放碎片,例如CO和H $_2$。能量分辨的光解吸光谱,再加上红(IR)和程序升温脱附(TPD)诊断,显示了重要的作用,由光解离,并允许讨论光解吸机制。对于H $_2$ CO在气相中的释放,它们包括电子跃迁诱导解吸(DIET)、通过CO诱导的H $_2$ CO解吸的间接DIET和光化学解吸。我们发现,在不同的天体物理环境中,H $_2$ CO光解吸的平均效率为$\sim 4-10 \times 10^{-4}$分子/光子。H $_2$ CO和CO的光脱附产率和光脱附机制,包括H $_2$ CO的光致碎裂,可以在天体化学代码中实现。光脱附对H $_2$ CO的气/固丰度和从…
2019-05-20 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.chem-ph
Spectrally-resolved UV photodesorption of CH4 in pure and layered ices
上下文甲烷是星际尘埃颗粒冰幔的主要成分之一,它处于丰富的固相化学网络的起点。量化这些冻结分子的光子诱导解吸产率和理解的基本过程是必要的,以准确地模拟观测和星际介质的各个区域的化学演化。目的。本研究的目的是在实验上确定的绝对光解吸产率的甲烷分子作为光子能量的函数。冰的组成的影响也进行了研究。通过研究层状CH 4:CO冰的甲烷解吸,间接解吸过程中触发的CO分子的激发进行监测和量化。方法.来自SOLEIL同步加速器的CORS光束线的可调谐单色VUV光在7 - 13.6 eV(177 - 91 nm)范围内用于照射纯CH 4或沉积在CO冰样品顶部的CH 4层。在气相中的物种的释放是由四极质谱监测和完整的CH 4的绝对光解吸产率推导。结果对于高于~ 9.1eV(~136 nm)的光子能量,CH 4光解吸。的光解吸光谱如下的吸收光谱的CH 4,这证实了介导的冰中的电子跃迁的解吸机制。当它被沉积在顶部的CO,CH 4解吸8和9 eV之间的CO吸收的图案特征,表示解吸诱导的能量转移从CO分子。结论.在不同的星际环境中,CH 4从纯冰中的光脱附率约为每入射光子2.0 x 10^-3个分子。CO诱导的CH 4的间接解吸的结果提供了有用的见解,这一过程的推广到其他分子与CO共存的冰幔。
2017-04-18 astro-ph.GA physics.chem-ph
Cosmic-ray induced sputtering of interstellar formaldehyde ices
本研究通过重离子辐照实验量化了纯H2CO冰的宇宙射线溅射产额,发现其溅射率过低无法解释前恒星核L1689B中的气相丰度,但假设H2CO在CO或CO2冰中共脱附可重现观测结果。
2024-09-09 astro-ph.GA
Comprehensive laboratory constraints on thermal desorption of interstellar ice analogues
本研究通过超高真空低温程序升温脱附实验系统测量了多种星际冰类似物的热脱附特性,揭示了致密非晶水冰对 Ar、CO、CO2、CH3OH 和 NH3 等分子的有限捕获能力,为改进天体化学模型提供了动力学和热力学基准。
2024-04-03 astro-ph.GA
The efficient photodesorption of nitric oxide (NO) ices A laboratory astrophysics study
对冷冻分子的紫外光子诱导解吸的研究和量化,进一步加深了我们对冷星际区域化学演化的理解。一氧化氮(NO)是气相和固相化学网络中重要的中间产物。在这项工作中,我们提出了一个纯NO冰的光脱附定量测量.我们使用可调谐单色同步辐射光的SOLEIL设施的CONORS光束线照射NO冰在6 - 13.6 eV的范围和测量脱附四极质谱.我们发现,NO光脱附是非常有效的,对于与漫射和致密星际介质相关的UV场,其产率约为每个入射光子1 e-2个分子。我们讨论了我们的结果外推到天体物理背景下,我们比较光解吸NO以前研究的分子。
2017-10-03 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.chem-ph
A cold complex chemistry toward the low-mass protostar B1-b: evidence for complex molecule production in ices
在一系列高质量和低质量的恒星形成区域,已经检测到了气相复杂的有机分子,其丰度无法用任何已知的气相化学来解释。最近的实验室实验表明,紫外线照射的CH 3OH丰富的冰可能是一个重要的机制,产生复杂的分子,并将它们释放到气相中。为了测试这种冰形成的情况下,我们映射的B1-b尘埃核心和附近的原恒星在CH 3OH气体使用IRAM 30米望远镜,以确定有效的非热冰解吸的位置。我们发现三个CH 3OH丰度峰跟踪两个流出和一个静止的区域对着原恒星的核心一侧。CH 3OH气体在所有位置处具有约10 K的旋转温度。寻找复杂分子的静态CH 3OH丰度峰和一个流出位置。窄的,0.6-0.8 km s-1,HCOOCH 3和CH 3CHO起源于冷气体的线被清楚地检测到,CH 3 OCH 3是暂时检测到和C2 H5 OH和HOCH 2CHO是未检测到的向静止的核心,而没有复杂的分子线被发现向外流。核心相对于CH 3OH的丰度分别为~ 2.3%HCOOCH3和1.1% CH 3CHO,上限为0.7- 1.1%,这与大多数其他低质量源相似。所观察到的复杂的分子特性朝向B1-b和HCO-轴承物种的优势表明冷冰(低于25 K,CO的升华温度)的形成途径,然后通过非热解吸,例如,UV光子通过流出腔。观测到的复杂气体成分以及缺乏任何温暖的气相化学证据,为冷星际冰中有效的复杂分子形成提供了明确的证据。
2010-05-04 astro-ph.GA
Wavelength-dependent UV photodesorption of pure N2 and O2 ices
来自冰质星际颗粒的分子的紫外光解吸可以解释在热解吸可以忽略的区域中观察到的冷气体。这种非热解吸机制在紫外线通量高的地方尤其重要。N2和O2预计将在固态和气相的天体化学反应网络中发挥关键作用。这两个红外线不活跃的分子的波长依赖的光解吸速率的测量提供了天文和物理化学的见解,其光解吸所需的条件。可调谐辐射从SOLEIL同步加速器在天体物理学相关的7至13.6 eV的范围内的CORS光束线被用来照射纯N2和O2薄的冰膜。通过四极质谱监测分子的光解吸。绝对速率通过使用良好校准的CO光解吸速率计算。战略N2和O2同位素的混合物被用来调查电离辐射的重要性。N2光脱附主要通过激发b^1Pi_u态和随后的表面分子脱附发生。在N2光脱附光谱中观察到的电子振动结构,以及没有N3形成,支持N2的光脱附机制类似于CO,即,间接DIET(电子跃迁诱导的解吸)过程,而没有解吸分子的解离。相比之下,O2光解吸在7 - 13.6 eV范围内发生通过解离,并提出没有振动结构。光解吸率的N2和O2集成在远紫外线领域从各种恒星形成的环境是低于CO。率之间变化10 E-3和10 E-2 photodesorbed分子每入射光子。
2013-09-18 astro-ph.EP astro-ph.GA
Formation rates of complex organics in UV irradiated CH3OH-rich ices I: Experiments
(节略)气相复杂的有机分子通常在原恒星包层温暖的内部区域被检测到。最近的模型表明,冰中的光化学随后解吸可以解释所观察到的丰度。本研究的目的是在超高真空条件下,在20-70 K的温度下,在富含甲醇的冰中,通过实验量化宽带紫外光诱导的复杂有机物的生成速率。反应产物主要通过RAIRS和TPD实验进行鉴定。复杂的有机物很容易形成在所有的实验中,无论是在照射过程中,并在一个缓慢的升温过程中的冰到200 K后,UV灯被关闭。光产物的相对丰度取决于紫外线能量密度,冰的温度,以及是否使用纯的CH_3OH冰或CH_3OH:CH_4/CO冰混合物。C2 H6、CH 3CHO、CH 3CH 2 OH、CH 3 OCH 3、HCOOCH 3、HOCH 2CHO和(CH 2 OH)2均在至少一项实验中检出。衍生的产品形成产量和它们对不同的实验参数,如初始冰的组合物的依赖性,被用来估计的CH 3OH光解分支比在冰和形成的自由基的相对扩散势垒。实验表明,冰光化学在CH 3OH冰是足够有效的解释所观察到的复杂的有机物的丰度周围的原恒星和复杂的分子的比例可以用来限制其形成途径。
2009-08-08 astro-ph.GA
Binding energies of ethanol and ethylamine on interstellar water ices: synergy between theory and experiments
本研究结合DFT计算与TPD实验,表征乙醇和乙胺在晶态、非晶态水冰上的结合能,明确二者脱附特性与内聚能差异,推断原行星盘中三类物质雪线位置不同,部分乙醇乙胺会在水雪线处冻结并入富水星子。
2024-06-20 astro-ph.GA physics.chem-ph
The efficiency of photodissociation for molecules in interstellar ices
星际光子的处理影响了星际颗粒上冰质地幔的组成。固体中的光解离速率不同于气相中的分子。这项工作的目的是确定一个平均的,一般的比率之间的光解离系数的分子在冰和气体。利用一维天体化学模型模拟了一条视线穿过坍缩的星际云核时的化学成分,其星际消光随时间变化。在不同的反射率下,计算的冰的碳氧化物和氨(相对于水冰)的柱密度与观测结果进行了比较。后者是从分子云中的背景恒星取样冰的文献数据中获得的。发现固体/气体光解离系数比的最佳拟合值为~0.3。换句话说,气相光解离速率系数必须减少了0.3的因素,然后才将它们应用到冰冷的物种。该模型的一个关键部分是适当地包含宇宙射线诱导解吸。观察采样气体总折射率超过~22等被认为是不相关的建模结果,可能是因为颗粒被非极性分子。
2018-05-09 astro-ph.GA
Thermal desorption of formamide and methylamine from graphite and amorphous water ice surfaces
甲酰胺(NH 2CHO)和甲胺(CH 3 NH 2)是许多天体物理环境中最丰富的含胺分子。这些分子在气相中的存在可能是由于星际冰的热解吸作用。这项工作的目的是确定甲酰胺和甲胺从类似物的星际尘埃颗粒表面的解吸能的值,并了解它们与水冰的相互作用。在40-240 K温度范围内,对甲酰胺和甲胺冰在石墨(HOPG)和无孔非晶态固体水冰表面进行了亚单层和单层TPD实验。用一组独立的Polanyi-Wigner方程计算了这两种分子的脱附能分布。甲酰胺从石墨和ASW冰表面的解吸的最大值发生在176 K后的H2O分子的解吸,而甲胺的解吸曲线强烈依赖于基板。低于100 K时,固态甲胺开始从石墨表面脱附。在120 K后,其从水冰表面的脱附开始,在150 K左右的水冰升华过程中,其脱附停止。在高于160 K的温度下,它继续从石墨表面脱附。超过95%的NH 2CHO通过水冰表面向石墨基底扩散,并释放到气相中,其解吸能量分布(7460-9380 K),用最佳拟合指前因子A=10^18 s-1测量。然而,甲胺从np-ASW冰面(3850-8420 K)上的解吸能分布的最佳拟合指前因子A=10^12 s-1。大约0.15的固体甲胺单层的一部分扩散通过水冰表面朝向HOPG基板。这少量的解吸后具有较高的结合能(5050-8420 K)。
2018-01-26 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
X-ray photodesorption of complex organic molecules in protoplanetary disks -- I. Acetonitrile CH3CN
本研究通过实验量化了原行星盘中乙腈(CH3CN)在不同星际冰相中的X射线光致脱附产率,发现其脱附效率高度依赖于局部冰环境条件,为解释盘中观测到的CH3CN丰度提供了重要依据。
2023-06-22 astro-ph.GA astro-ph.IM
CO Adsorption Sites on Interstellar Water Ices Explored with Machine Learning Potentials. Binding energy distributions and snowline
Universidad de Concepción(康塞普西翁大学);Italian Institute of Technology(意大利理工学院);Instituto de Física Fundamental (IFF-CSIC)(基础物理研究所(IFF-CSIC));RIKEN Pioneering Research Institute(理化学研究所先导研究本部);University of Stuttgart(斯图加特大学)
该研究利用机器学习势推导ASW表面CO结合能的稳健分布,评估其对实验室脱附实验和星际化学(尤其是原行星盘)的意义,为天体化学建模提供关键数据。
2025-08-19 astro-ph.GA
Transmission Electron Microscopy Study of the Morphology of Ices Composed of H2O, CO2, and CO on Refractory Grains
人们一直认为,分子云和原行星盘中的颗粒上的冰是由均匀的层形成的,而不管它们的成分或结晶度如何。为了验证这一假设,我们观察到的H2O沉积到耐火基板和结晶的无定形冰(H2O,CO2和CO)使用超高真空透射电子显微镜。在H2O沉积实验中,我们发现在130 K以上的温度下形成了三维的结晶冰岛(Ic)。晶化实验表明,均匀的薄膜的非晶CO和H2O成为三维岛的多面体晶体,非晶CO2,另一方面,成为一个薄膜的纳米结晶CO2覆盖的非晶H2O。我们的观察表明,晶体形态强烈地依赖于不仅对冰的组成,但也对基板。利用有关沉积冰的结晶度和非晶冰的结晶时间尺度的实验数据,我们说明了冰的结晶度在空间上的标准,并概述了分子云中的冰粒的宏观形态如下:无定形H2O覆盖的耐火颗粒均匀,CO2纳米晶体嵌入在无定形H2O,和多面体CO晶体附着在无定形H2O。此外,在原行星盘的晶粒形态的变化。这些结果对分子的化学演化、非热脱附、冰粒的碰撞和烧结具有重要意义。
2021-09-08 astro-ph.GA
Flux and fluence effects on the Vacuum-UV photodesorption and photoprocessing of CO$_2$ ices
本研究利用同步辐射VUV光,比较不同光子通量下CO$_2$冰的光解吸截面,发现CO和O$_2$解吸与表面化学相关且依赖通量,而CO$_2$解吸与体相化学相关且与通量无关,支持DIET机制。
2024-06-25 astro-ph.GA physics.chem-ph
Chemical complexity in the Horsehead photodissociation region
研究通过IRAM-30m对马头星云PDR与致密核的3、2、1 mm无偏谱线巡测,首次在PDR中发现多种复杂有机分子,证明光解吸可有效将其释放到气相。
2014-04-30 astro-ph.GA
VUV Processing of Nitrile Ice: Direct Comparison of Branching in Ice and TPD Spectra
该研究结合RAIRS与宽带转动光谱,直接比较CH3CN和CH3CH2CN冰经VUV光解后在冰相及TPD气相中的产物分支,并约束异腈红外谱带强度。
2025-05-15 astro-ph.GA astro-ph.IM
Efficiency of non-thermal desorptions in cold-core conditions. Testing the sputtering of grain mantles induced by cosmic rays
在致密核心的寒冷条件下,气相分子和原子从气相耗尽到星际颗粒的表面。考虑到这些核心内的时间尺度和物理条件,这些分子的一部分必须被带回气相,以解释毫米望远镜对它们的观测。我们测试了模型中通常包含的不同机制的各自效率。我们还测试了在电子阻止本领范围内,通过与宇宙射线碰撞溅射冰粒地幔。当其他过程已经存在时,宇宙射线引起的冰溅射已经被添加到鹦鹉螺气体颗粒模型中。这些过程中的每一个都在由TMC 1冷芯观测确定的1D物理结构上进行了测试。由此产生的1D化学结构进行了比较,在这些核心中观察到的甲醇气相丰度。我们发现所有物种对非热脱附机制的敏感性并不相同,并且敏感性还取决于物理条件。因此,必须包括所有这些。对于H密度小于$4\times 10^4$ ~cm $^{-3}$的观测,化学解吸似乎是必不可少的,而溅射则是必不可少的。然而,这些模型系统地低于所观察到的甲醇丰度。更有效的化学解吸和更有效的溅射可以更好地再现观察结果。总之,宇宙射线碰撞造成的冰的溅射可能是冷核中高密度(在这里研究的条件下只有几个$10^4$ ~cm $^{-3}$)下最有效的解吸机制,而在较小的密度下仍然需要化学解吸。需要对这两种机制进行更多的工作,以评估它们对主要冰成分的效率。
2021-06-16 astro-ph.GA
Diffusion-desorption ratio of adsorbed CO and CO$_2$ on water ice
原子和分子的扩散是星际介质恒星形成区化学演化的关键过程。然而,关于许多重要的星际物质的流动性的准确数据往往是不可用的,这严重限制了描述分子云中物理和化学过程的模型的可靠性。在这里,我们的目标是提供天体化学建模社区与可靠的数据之间的比率吸附CO和CO $_2$在水冰的扩散和解吸的能量障碍。为此,我们使用一个完全原子化的,非晶格动力学蒙特卡罗技术来生成动态轨迹的CO和CO $_2$分子在表面上的结晶冰在温度相关的星际介质。的扩散解吸势垒比被确定为0.31 CO和0.39 CO $_2$。这些比值可直接用于提高现有气粒化学模型的精度。
2014-09-19 astro-ph.GA physics.chem-ph
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
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
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
The effect of selective desorption mechanisms during interstellar ice formation
分子云中星际颗粒上冰的主要成分--水和碳氧化物--出现在不同的光学深度。这意味着选择性解吸机制在起作用。本文提出了一个收缩的低质量分子云核的天体化学模型。冰被视为由表面和三个次表层(亚层)组成。研究了光脱附、反应脱附和间接反应脱附。后者通过H+H反应在颗粒上的脱附而表现出来。包括浅层地下物质的解吸。模拟结果表明,在核心收缩的早期阶段存在一个“光子主导的冰”。地下冰被星际光子化学处理,产生复杂的有机分子。从地下层解吸的结果在高COM气相丰度在Av = 2.4…10弹匣这可能有助于解释暗核中的COM观测。结果发现,光解吸主要支配的开始冰积累到颗粒。反应特异性反应解吸对于通过高度放热的原子加成反应形成的小分子是有效的。较高的反应脱附效率导致较低的COMs气相丰度。间接反应解吸允许密切再现所观察到的H2O:CO:CO2的比例对一些背景恒星。据推测,这可以通过其效率符合顺序CO > CO2 >> H2O的任何机理来实现。在冻结结束后,这三个亚层代表了地幔化学上不同的部分。8... 10.5 mag是CO冰出现的可能AV阈值。较低的数值得到了观察结果的支持。
2015-03-12 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
CO diffusion into amorphous H2O ices
冰颗粒地幔中原子、分子和自由基的流动性调节着冰的重组、解吸和天体物理环境中的化学反应。星际冰主要由H2O,和扩散的外部和内部(孔隙)表面的H2O丰富的冰,因此是一个关键的过程来约束。本研究的目的是量化的扩散动力学和障碍的丰富的冰成分CO到H2O为主的冰在低温(15-23 K),通过测量最初分层的H2O(:CO2)/CO冰的混合速率。通过监测红外CO伸缩带的形状,确定CO的混合分数作为时间的函数。混合观察在所有调查的温度分钟的时间尺度上,可以归因于CO扩散H2O冰孔。扩散系数和最终混合分数取决于冰的温度,孔隙度,厚度和组成。实验分析应用菲克扩散方程的假设下,混合是由于CO扩散到一个不动的H2O冰。CO扩散到无定形H2O冰中的能垒约为160 K。这实际上是表面扩散阻挡层。衍生的障碍是低的相比,目前的表面扩散障碍中使用的天体化学模型。它的采用可能会大大改变星际环境中不同冰过程的预期时间尺度。
2015-02-26 astro-ph.GA physics.chem-ph
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
High level ab initio binding energy distribution of molecules on interstellar ices: Hydrogen fluoride
分子在天体物理学相关的冰上的结合能的知识可以帮助获得解吸速率的估计,即分子在表面上的停留时间。这代表了天体化学模型的一个重要参数,对于确定在尘埃颗粒上形成并在星际介质的致密区域观察到的复杂有机分子的化学命运至关重要。在这项工作中,我们提出了一个新的鲁棒程序来研究原子和分子与星际冰的相互作用,基于\textit{ab initio}分子动力学和密度泛函理论,在CCSD(T)/CBS水平的高水平\textit{ab initio}方法验证。我们已将此程序应用于氟化氢(HF),一个有前途的示踪剂的分子含量的星系。我们总共发现了13种独特的HF与最多4个分子的小水团簇结合的平衡结构,结合能范围从1208到7162 K。采用\textit{ab initio}分子动力学模拟计算了非晶态固体水(ASW)表面的22分子模型,并对HF的结合位点进行了系统的分析,包括结合模式和结合能.对于10种不同的水分子团簇,我们发现了一个平均值为$5313\pm74$ K的结合能分布和一个$921\pm115$ K的分散度。最后,采用对称性微扰理论,研究了22个水分子的静电场对结合能的影响,以衡量水环境的影响。结果表明,HF与ASW的静电相互作用的程度强烈依赖于结合位点的性质。我们希望这项工作将提供一个坚实的基础,系统的发展的结合能分布数据库的分子在星际表面。
2020-10-18 astro-ph.GA
An overview of desorption parameters of Volatile and Complex Organic Molecules: A systematic dig on experimental literature
本文系统收集并重析文献中的程序升温脱附数据,结合 Redhead 方程与 TST 得到133种分子的脱附参数,并给出指前因子与分子质量的经验关系。
2023-06-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Synthesis of complex organic molecules in soft x-ray irradiated ices
我们研究了在250-1250 eV范围内用软X射线辐照的H2O:CO:NH3冰混合物的化学演化。我们鉴定了许多含氮分子,例如,OCN-、NH 4+、HNCO、CH 3CN、HCONH 2和NH 2COCONH 2。几个红外特征与甘氨酸或其异构体相容。在辐照过程中,我们通过质谱检测到许多物种解吸冰。这些发现支持红外鉴定,并揭示了不太丰富的物种,不清楚的红外特征。其中,m/z = 57已被归因于异氰酸甲酯(CH 3 NCO),一种最近在原恒星环境中检测到的与益生元相关的分子。在辐照后的升温过程中,几个红外特征,包括2168 cm-1的OCN-带,1690 cm-1的甲酰胺带,和1590 cm-1的带与三个不同的物种,HCOO-,CH_3 NH_2和NH_3 + CH_2COO存活到室温。有趣的是,许多高质量也被检测到。可能的候选物为甲酸甲酯(m/z = 60,HCOOCH 3)、乙二酰胺(m/z = 88,NH 2COCONH 2)和N-乙酰基-L-天冬氨酸(m=z = 175)。后一种物质与m/z = 43、70和80片段的存在相容。光解吸的有机物是相关的检测这些物种在气相中的寒冷环境中,在冰地幔中的有机合成应该占主导地位。我们估计的气相富集的一些选定的物种在光的原行星盘模型周围的年轻的太阳型恒星。
2019-05-20 astro-ph.GA
Importance of the H2 abundance in protoplanetary disk ices for the molecular layer chemical composition
原行星盘是许多化学研究(观测和理论)的目标,因为它们包含行星的建筑材料。它们在密度和温度上的大的垂直和径向梯度使它们成为化学模型的挑战对象。在这些盘的外部,大密度和低温提供了一个特殊的环境,在那里物质与尘埃颗粒的结合可以非常有效,并可以影响气相化学成分。我们试图量化到什么程度的垂直丰度分布和集成的柱密度的分子预测的详细气体颗粒代码的影响,在颗粒的表面的分子氢物理吸附的治疗。我们使用Nautilus气体颗粒代码执行了三种不同的模型。一种模型使用H2在水表面上的结合能(440 K)并产生H2的强粘附。另一个模型使用了23 K的小结合能(就好像已经有一个单层的H2),H $_2$的粘附几乎可以忽略不计。最后,剩下的模型是一个中间的解决方案,称为遭遇解吸机制。我们表明,分子氢键的效率(从而其在晶粒表面的丰度)可以有一个定量的影响,预测的柱密度在气相中的主要物种,如CO,CS,CN,和HCN。
2016-09-06 astro-ph.GA
Laboratory H2O:CO2 ice desorption data: entrapment dependencies and its parameterization with an extended three-phase model
冰的解吸作用影响着原恒星阶段的气相化学演化,也决定着星周盘中彗星的化学组成。从观测结果来看,大多数挥发性物质存在于以H2O为主的冰中。本研究的目的是首先实验确定如何截留挥发物在水冰取决于冰的厚度,混合比和加热速率,第二,引入一个扩展的三相模型(气体,冰面和冰幔)来描述冰混合物解吸与最小数量的自由参数。在超高真空条件下,对薄冰(10 - 40 ML)混合物进行了程序升温脱附实验,研究了H2O:CO2冰的热脱附。解吸同时监测质谱和反射-吸收红外光谱。H2O:CO2实验由选定的H2O:CO和H2O:CO2:CO实验补充。模拟结果与速率方程,连接气体,冰表面和冰地幔相通过表面解吸和地幔表面扩散。被捕获的CO2的分数增加与冰厚度(10 - 32 ML)和H2O:CO2混合比(5:1 - 10:1),但不是一个数量级的不同加热速率。对于所研究的实验条件,捕获的CO2的分数相对于初始CO2含量为44 - 84%。这是定量再现的扩展三相模型,在这里介绍。H2O:CO和H2O:CO2:CO实验结果与H2O:CO2解吸趋势一致,表明该模型可用于星际介质中发现的其他冰种,以显著提高冰解吸的参数化。
2011-08-30 astro-ph.EP astro-ph.GA
Formation of thiocarbonic acid (H$_2$CS$_3$) -- the sulfur counterpart of carbonic acid (H$_2$CO$_3$) - in interstellar analog ices
本研究通过电子辐照H2S和CS2的星际冰模拟物,首次实验形成硫代碳酸,并借助质谱鉴定,揭示其星际形成途径,为未来天文探测和解决缺失硫问题奠定基础。
2025-09-23 astro-ph.GA
Towards a better understanding of ice mantle desorption by cosmic rays
宇宙射线加热引起的星际冰解吸的标准模型是基于经典(0.1微米)尘埃颗粒的冰幔成分的零星解吸的连续表示。这已被重新评估和开发,包括跟踪解吸通过(扩展)晶粒冷却配置文件,考虑晶粒尺寸的依赖性和限制的效率。然后构建了一个模型来研究真实的,零星的,过程的性质与可能的津贴从物种共同解吸和整个地幔解吸非常小的颗粒。这项研究的关键结果是,解吸率是高度不确定的,但几乎可以肯定的是,明显大于先前确定的。对于典型的星际晶粒尺寸分布,它被发现,解吸占主导地位的最小的颗粒的贡献。零星解吸模型表明,如果宇宙射线撞击之间的间隔与冻结时间尺度相当或小于冻结时间尺度,则连续表示不适用;化学变化可能发生在非常长的时间尺度上,导致强烈的气相化学富集,对宇宙射线通量具有非常非线性的依赖性。包括甚至有限水平的物质共解吸和/或来自非常小的颗粒的贡献进一步提高了速率,特别是对于诸如H2O的物质。在一般情况下,我们发现宇宙射线加热是在黑暗环境中的主要解吸机制。这些结果可能对原恒星和原行星环境具有重要的化学意义。
2022-07-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
The role of the pre-exponential factor on temperature programmed desorption spectra: A computational study of frozen species on interstellar icy grain mantles
本研究通过模拟水、氨和甲醇在冰上的程序升温脱附,比较多种指前因子模型,推荐Tait和Campbell方法以高效获得准确峰温,并提出经济地包含振动配分函数的策略。
2025-08-03 astro-ph.GA
Dust as interstellar catalyst - II. How chemical desorption impacts the gas
上下文星际尘埃颗粒,占总质量的1%,被认为是恒星形成区域中非常强大的星际催化剂。尘埃的存在会对分子云的化学成分产生强烈的影响。虽然观测表明,许多形成于尘埃颗粒上的物种都存在于气相中,但将固态转化为气相的过程仍不清楚。目的。本文的目的是考虑化学脱附过程,即在天体化学模型中释放固体物质进入气相的过程。这些模型允许确定恒星形成环境的化学成分,并对固相化学进行精确处理。方法.在论文I中,我们推导出一个公式的基础上,我们量化的化学解吸过程的效率的实验研究。在这里,我们将这些结果扩展到天体物理条件。结果天体物理环境模拟表明,考虑化学解吸过程后,气相甲醇和H2 O2的丰度增加了4个数量级,而气相H2 CO和HO 2的丰度增加了1个数量级。当考虑或忽略化学解吸时,冰的组成变化很大。结论.我们表明,化学解吸过程,直接将固体物质转化为气相物质,是非常有效的许多反应。应用于天体物理环境,如Rho Oph A,我们表明,在这项研究中得出的化学解吸效率再现所观察到的气相甲醇,HO 2和H2 O2的丰度,这些分子在气体中的存在下显示了最后的迹象,在霜冻前的云的演变。
2015-11-08 astro-ph.GA astro-ph.SR
Adsorption of H$_2$ on Amorphous Solid Water Studied with Molecular Dynamics Simulations
我们研究了稠密云中气相的主要成分H $_2$与星际冰中最丰富的化学物种之一非晶态固体水(ASW)表面碰撞后的行为。我们开发了一个通用的框架来研究星际冰上轻物质的吸附动力学。我们提供的结合能和它们的分布,粘附概率的入射能量在1 meV和60 meV之间,和热粘附系数在10和300 K之间的表面温度从10到110 K。结果表明,粘附概率与吸附质的动能和表面温度密切相关,而与入射角关系不大。我们观察到有限的粘附概率高于热解吸温度。吸附和热解吸应被视为具有不同时间尺度的不同事件。这些物种的实验室结果表明,由于采用的实验技术不同,趋势上存在差距。我们的研究结果补充了观测结果并扩展了它们,增加了考虑中的气体温度范围。我们计划采用我们的方法来研究各种吸附物,包括自由基和带电物种。
2020-03-19 astro-ph.GA physics.chem-ph
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
Redistribution of ices between grain populations in protostellar envelopes. Only the coldest grains get ices
本研究通过五粒度分档动力学化学模型,发现原恒星包层下落物质中冰仅再分布于最冷颗粒表面,导致多数颗粒贫冰入盘,影响颗粒凝聚。
2025-01-26 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Modeling C-Shock Chemistry in Isolated Molecular Outflows
激波是了解星际尘埃颗粒上冰内正在进行的化学反应的关键探针,许多复杂的有机分子(COM)被认为是在那里形成的。然而,以前的工作一直局限于通过非热解吸过程,如溅射到气相中的初始释放。在这里,我们提出的结果,从适应三相气粒化学网络代码NAUTILUS,包括额外的高温反应,非热解吸,碰撞尘埃加热,和冲击物理参数。这个增强的模型能够再现我们先前对原型冲击外流L1157的观测中看到的许多分子分布和丰度比。此外,我们发现,除其他外,NH $_2$ CHO,HCOOCH $_3$和CH $_3$ CHO具有显着的休克后化学形成途径,不同于休克中观察到的许多其他COM。最后,一些选定的物种和现象的研究在这里就其有用性的冲击示踪剂在各种天体物理来源。
2019-06-20 astro-ph.GA
First experimental confirmation of the CH3O + H2CO -> CH3OH + HCO reaction: expanding the CH3OH formation mechanism in interstellar ices
迄今为止,在固相中H原子与CO的连续加成一直被认为是在暗分子云中形成甲醇的主要途径。然而,最近的星际冰的蒙特卡罗模拟替代地提出了自由基-分子H原子提取反应CH 3 O + H2 CO-> CH 3OH + HCO,除了CH 3 O + H -> CH 3OH之外,作为在这些环境中形成CH 3OH的非常有希望的和可能占主导地位的(70 - 90%)最终步骤。在这里,我们通过实验研究H2 CO和D2CO冰上的氢化反应,比较了这两个步骤导致甲醇的贡献,这确保了两种情况之间的可比起点。实验是在真空度为10:1和30:1的H:H2 CO(或D2CO)流量比下进行的。在部分氘代的情况下,自由基-分子途径CHD_2O + D_2CO-> CHD_2OD + DCO,在D-提取过程中的同位素效应显著地阻碍,并且因此可以用作探测该步骤的效率的手段。我们观察到一个显着较小的产量D2CO + H产品相比,H2 CO + H,这意味着CH 3 O诱导的提取路线必须发挥重要作用,在星际冰中的甲醇的形成。反射-吸收光谱(RAIRS)和程序升温解吸-四极杆质谱(TPD-QMS)分析被用来量化冰中的物种。两种分析技术都表明,在10 - 16 K区间内,提取路线的贡献率约为80%,这与Monte Carlo结论一致。另外的H2 CO + D实验证实了这些结论。
2022-05-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
UV irradiation of ethanol-containing interstellar ice analogs: Photostability in CH3CH2OH:CO mixtures
Leiden University(莱顿大学);University of Aarhus(奥胡斯大学)
研究乙醇与CO混合物在紫外照射下的光稳定性,通过实验分析冰组成对光稳定性和化学过程的影响,发现CO对乙醇有稳定作用。
2025-10-31 astro-ph.GA
Complex organic molecules in protoplanetary disks: X-ray photodesorption from methanol-containing ices. Part II -- Mixed methanol-CO and methanol-H2O ices
天体物理观测表明,在原行星盘的气相中存在复杂的有机分子。从中心年轻恒星物体(YSO)发出的X射线照射圆盘中的星际冰,然后是气相分子的喷射,是解释在寒冷地区观察到的丰度的可能途径。这一过程被称为X射线光解吸,需要对含甲醇的冰进行量化。实验测量了甲醇及其光产物在二元混合冰:$^{13}$ CO:CH $_3$ OH冰和H $_2$ O:CH $_3$ OH冰中的X射线光脱附产率。我们用525 - 570 eV范围内的X射线在15 K下照射这些冰。在气相中的物种的释放进行了监测,由四极质谱,并推导出光解吸产率。对于$^{13}$ CO:CH $_3$ OH冰,CH $_3$ OH X射线光解吸产率估计为在564 eV下10 $^{-2}$分子/光子。检测到较大COM的X射线光解吸,其可归因于乙醇、二甲醚和/或甲酸,产率为10 $^{-3}$分子/光子。当甲醇与水混合时,未检测到甲醇和先前COM的X射线光解吸。由低能次级电子主导的X射线诱导化学被认为是解释这些结果的主要机制。我们还提供了适用于天体化学模型的原行星盘环境的解吸产率。YSO发射的X射线应该参与了原行星盘气相中COMs(如甲醇)的富集,因为含甲醇冰的X射线光脱附作用在低温和X射线占主导地位的区域。
2021-02-19 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Cosmic ray sputtering yield of interstellar H2O ice mantles : Ice mantle thickness dependence
存在于致密星际云中的星际颗粒地幔通过吸积和解吸机制如UV、X射线光解吸、宇宙射线诱导溅射、颗粒热涨落和化学反应能释放与气相不断交换。各种解吸机制的相对重要性对于天体物理模型约束这种高密度稠密云区的化学演化是极其重要的。在这项实验工作中,我们研究了溅射产额作为冰地幔厚度的函数,暴露于95 MeV的负离子。离子诱导冰相变和溅射产额分别用红外光谱和质谱同时监测。溅射产率在特征冰层厚度以上是恒定的,并且在该厚度以下开始减小。可以评估对应于该长度的溅射深度的估计。在这些实验中,测得的解吸深度对应于30个冰层。假设溅射分子的体积为有效的圆柱形,纵横比接近于1;在半无限冰膜的情况下,这个比率是圆柱体的直径与高度之比。这一结果表明,大多数喷射分子来自一个相当紧凑的体积。测得的无限厚的水冰地幔溅射产额的离子电子阻止本领(Se)的平方的规模。我们预期解吸深度依赖性随Se^a而变化,其中a=0.5。天体物理模型应考虑到这些冰地幔的厚度依赖性约束的界面区域时,冰接近其灭绝阈值。在非常密集的云区,大多数水冰地幔对于大部分宇宙射线来说都超过了这个极限。
2018-10-12 astro-ph.GA
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
The Spitzer ice legacy: Ice evolution from cores to protostars
冰调节恒星形成过程中的大部分化学反应,占可用氧和碳的80%。在本文中,我们使用斯皮策c2 d冰调查,补充云核和高质量的原恒星冰的数据集,以确定标准的冰丰度,并提出一个连贯的图片冰的演变过程中低,高质量的恒星形成。在低质量和高质量的原恒星中,冰的组成H2O:CO:CO2:CH 3OH:NH3:CH 4:XCN分别为100:29:29:3:5:5:0.3和100:13:13:4:5:2:0.6,在云核中为100:31:38:4:-。在低质量样品中,相对于H2O的CH 4、NH3和与H2O混合的CO2组分的冰丰度通常变化<25%,表明与H2O共形成。相比之下,一些CO和CO2冰组分,XCN和CH 3OH在下四分位数和上四分位数之间变化2-10倍。XCN带与CO相关,与其OCN鉴定一致。通过比较不同类型的原恒星和背景恒星的冰存量,通过冰映射,云到云的变化分析,以及冰(反)相关性,限制了不同水平的冰丰度变化的起源。基于分析,第一冰形成阶段是由原子的氢化驱动的,这导致H2O占主导地位的冰。在后来的星前时期,CO冻结和CO冻结水平的变化以及随后的CO化学可以解释大多数观测到的冰丰度变化。最后一个重要的冰演化阶段是原恒星周围的热和紫外线处理,导致CO解吸,冰分离和复杂有机分子的形成。彗星冰丰度的分布与大多数彗星冰具有原恒星起源的想法一致。
2011-07-28 astro-ph.GA