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
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
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
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
On Modelling Sputtering of Interstellar Grain Ices
在星际介质(ISM)中,复杂有机分子(COMs)的形成在很大程度上是由表面反应促进的。然而,在冷的乌云中,由于缺乏热能来克服对晶粒表面的结合能,COM的热解吸是低效的。因此,非热解吸方法是重要的解释气相检测的许多COM主要是在晶粒上形成。在这里,我们提出了一个新的非热解吸过程:宇宙射线溅射的颗粒冰表面的水,二氧化碳,和一个简单的混合冰。我们的模型适用于估计的溅射率的3相速率方程模型鹦鹉螺-1.1,其中这种夹杂物的结果在增强气相丰度的颗粒反应,如甲醇(CH $_{3}$ OH)和甲酸甲酯(HCOOCH $_{3}$)产生的分子。值得注意的是,与其他分子相比,具有有效气相破坏途径的物质在具有溅射的模型中表现出较少的增加。这些模型的结果表明,溅射是一种有效的,非特异性的非热解吸方法,应被视为在未来的化学模型的一个重要因素。
2022-09-06 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
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
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
Resonant infrared irradiation of CO and CH3OH interstellar ices
本文系统研究了CO和CH3OH星际冰在共振红外辐照下的行为,发现振动能量耗散依赖激发模式和化学环境,并量化了红外诱导光脱附效率,揭示了其对冰形态重构和星际光化学的重要影响。
2023-02-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
Study of the photon-induced formation and subsequent desorption of CH3 OH and H2 CO in interstellar ice analogs
甲醇和甲醛是星际介质中普遍存在的两种简单有机分子。在固相和随后的非热解吸到气相的起源往往被调用来解释他们的丰度在一些环境中,他们被发现,在天体物理学相关条件下的实验模拟已经进行,以找到一个合适的机制,这一过程。我们探讨了这些物种的原位形成和随后的光子诱导解吸,研究纯乙醇冰的紫外光处理,和一个更现实的二元H2O:CH 4冰模拟。沉积在红外透明窗口上的冰样品在8 K下使用微波放电氢流灯进行紫外辐照。这两个物种的光化学生产和随后的UV-光子诱导解吸到气相中的证据进行了搜索通过傅立叶变换红外光谱仪和四极质谱仪,分别。在光处理的H2O:CH 4冰类似物的过程中,只观察到CH 3OH的形成,但没有检测到光子诱导的解吸。在这两个系列的实验中观察到H2 CO的光化学生产。甲醛的光化学吸附,即,光子诱导的冰表面上的形成和即时解吸,观察到的产率为4.4 × 10-4(分子/入射光子)时,H2O:CH 4冰类似物进行光处理。虽然某些含碳物种,特别是H2 CO,被发现解吸照射后,非热解吸的CH 3OH没有观察到。到目前为止,还没有实验证据表明UV光子诱导的任何有效的CH 3 OH解吸。
2016-03-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
Dust as interstellar catalyst I. Quantifying the chemical desorption process
上下文星际介质中尘埃的存在对恒星形成区域的化学成分有着深远的影响。最近的观测表明,许多形成于尘埃上的物种正在填充气相,特别是在寒冷的环境中,紫外线和CR诱导的光子不占这样的过程。目的。本文的目的是了解和量化的过程中,释放固体物质到气相中,所谓的化学解吸过程,使一个明确的公式可以推导出,可以包括到天体化学模型。方法.我们收集了10多个反应体系的实验结果。对于每个反应,使用不同的基质,如氧化石墨和致密的无定形水冰。我们推导出一个公式来重现化学解吸过程的效率,它考虑了新形成的产品的能量均分,然后在表面上的经典反弹。在第二部分中,我们将这些结果扩展到天体物理条件。结果能量均分正确地描述了裸露表面上的化学脱附过程。在结冰的表面上,化学解吸过程的效率要低得多,仍然需要更好地描述与表面的相互作用。结论.我们表明,直接将固体物种转化为气相物种的机制是有效的许多反应。
2015-10-12 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
A cryogenic ice setup to simulate carbon atom reactions in interstellar ices
讨论了一种用于研究分子云中星际冰固态反应路线的定制碳原子束源的设计、实现和性能。该源集成到现有的超真空装置,表面反应模拟装置(SURFRESIDE $^{2}$),扩展了这个双原子(H/D,O和N)光束线装置与第三个原子(C)光束线的一个独特的系统,是完全适合于探索复杂的有机分子固态形成的代表性星际云条件下。讨论了该系统的参数空间,其中包括碳原子撞击冰样品的通量,它们的温度,以及温度对冰反应的潜在影响。为了减少装置内部的碳污染,已经投入了大量的努力来将光束尺寸限制在样品尺寸的限制内。通过实例实验C + $^{18}$ O $_2$定量研究了C原子束的性能,并得到了计算得出的激活势垒的支持。讨论了该源通过C原子反应研究星际复杂有机分子固态形成的潜力。
2020-04-20 astro-ph.GA astro-ph.SR
Interstellar Ices as Carriers of Supernova Material to the Early Solar System
本文通过研究陨石中的锆同位素富集,证明星际冰层可能携带超新星物质,影响太阳系早期核合成特征。
2025-11-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Interstellar bromine abundance is consistent with cometary ices from Rosetta
彗星冰是在恒星和行星形成的过程中形成的,它们的分子和元素组成可以通过研究星际和原恒星物质与早期太阳系有关。最近,罗塞塔任务获得了第一个卤素元素溴(Br)的彗星丰度。然而,到目前为止,它的原恒星气体丰度是不受限制的。我们着手将第一个观测限制放在星际气相溴(Br)丰度上。我们进一步的目标是比较原恒星溴丰度与罗塞塔在彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko的冰测量。对Orion KL、Sgr B2(N)和NGC 6334 I的Herschel存档数据进行了HBr和HBr $^{+}$发射或吸收谱线的检查。一个化学网络建模HBr在原恒星分子气体编译,以帮助解释。针对我们的任何靶标均未检测到HBr和HBr $^{+}$。然而,在猎户座KL热核中,我们对HBr/H $_{2}$ O的上限比在彗星67 P中测得的比值低10倍。这一结果是一致的化学网络预测,HBr是不是一个占主导地位的气相溴载体。HBr彗星可能主要形成于冰质的颗粒地幔中,这些地幔几乎锁住了所有的元素Br。
2018-03-21 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
AKARI Near-Infrared Spectroscopic Observations of Interstellar Ices in Edge-on Starburst Galaxy NGC253
本文给出了利用AKARI上的红外照相机获得的边缘星暴星系NGC 253的空间分辨近红外(2.5-5.0 μ m)光谱。在星系中心附近,我们清楚地探测到星际冰的吸收特征(H_2O:3.05 μ m,CO_2:4.27 μ m,XCN:4.62 μ m)和多环芳烃(PAHs)的发射特征(3.29 μ m)以及氢复合线Br α(4.05 μ m)。我们发现冰的分布不同于PAH和气体的分布。计算了冰柱密度,并导出了N(CO_2)/N(H_2O)= 0.17 +-0.05的丰度比。它们与我们银河系中大质量年轻恒星周围获得的结果相似(0.17 ± 0.03),尽管在NGC 253中心附近预计有更强的星际辐射场和更高的尘埃温度。
2011-02-23 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
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
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
An infrared measurement of chemical desorption from interstellar ice analogues
在温度低至10 K的分子云中,除了氢和氦之外的所有物质都应该被锁定在尘埃颗粒表面的异质冰中。然而,天文观测已经在这些云的气相中检测到150多种不同的物种。分子在低于热解吸温度时从尘埃表面释放出来的机制对于理解这种冷云的化学演变至关重要。由放热反应的过量能量引起的化学解吸在大约50年前首次被提出作为关键的分子释放机制。原则上,化学解吸可以在任何温度下进行,甚至低于热解吸温度。因此,天体化学网络模型一般都包含这个过程.虽然有一些以前的实验工作,没有红外测量的表面(具有很强的优势,以量化化学解吸)已执行。在这里,我们报告了第一次红外原位测量化学解吸反应H + H2S -> HS + H2(反应1)和HS + H -> H2S(反应2),这是星际硫化学的关键。本研究清楚地表明,化学解吸是一个更有效的过程中释放到气相中的H2S比以前认为。化学脱附的有效截面表明,在典型的星际环境中,化学脱附速率超过光脱附速率。
2018-10-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
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 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
The role of ices in star-forming clouds
冰在星际云的演化过程中起着至关重要的作用。它们在稠密分子介质中无处不在,它们的影响不仅限于化学。吸附在尘埃颗粒上的物质也会影响云的热力学。这一切都取决于星际条件、化学参数和冰层的成分。在这项工作中,我研究了冰的形成,重点是气体和固体相之间的相互作用,以确定它们在云演化和恒星形成中的作用。我表明,虽然冰的形成极大地影响了云的化学,他们的作用在热力学上是比较保守的,他们对恒星形成的影响是微不足道的。
2016-05-23 astro-ph.CO astro-ph.EP 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
Cosmic-ray induced diffusion in interstellar ices
宇宙射线能够加热星际尘埃颗粒。这可能会增强聚集在暗云核心颗粒上的冰质地幔中的分子流动性。采用三相天体化学模型研究了星际冰中的分子运动。具体而言,扩散通过冰之间的地下地幔和外表面的孔隙,由全谷物加热的帮助下,被认为是。结果发现,孔可以作为一个有效的传输路径轻物种。化学自由基从地幔向外表面的扩散是最有效的。这些物质在地幔中的积累是由于宇宙射线诱导的光子的光解作用。氢在暖冰内的更快扩散增强了孔隙表面上的自由基的氢化。整个晶粒加热引起的径向扩散在冰的总体结果是较高丰度的冰物种,其合成涉及光自由基。以这种方式合成的稳定物质的例子包括复杂的有机分子、OCS、H2O2和氰基丙炔。
2014-09-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Efficient Surface Formation Route of Interstellar Hydroxylamine through NO Hydrogenation II: the multilayer regime in interstellar relevant ices
羟胺(NH 2 OH)是太空复杂益生元物种的潜在前体之一。在这里,我们提出了一个详细的实验研究羟胺形成通过一氧化氮(NO)表面氢化天文相关条件。这项工作的目的是调查羟胺的形成效率在极性(富含水)和非极性(富含一氧化碳)星际冰类似物。研究了一个由最终产物(N2 O、NH 2 OH)和中间产物(HNO、NH 2 O等)组成的复杂反应网络。产品进行了讨论。主要结论是,羟胺的形成是通过一个快速和无障碍的机制发生,它被发现在一个富水的环境中,在较低的温度下,甚至更丰富地形成。在平行,我们实验验证了非形成羟胺UV光解NO冰在低温下,以及非检测NC-和NCO-键轴承物种UV处理后,NO在富含一氧化碳的冰。我们的结果被实施到一个天体化学反应模型,这表明,NH 2 OH是丰富的在暗分子云条件下的固相。一旦NH 2 OH从冰粒中解吸,它就可以形成更复杂的物质(例如,甘氨酸和β-丙氨酸)。
2017-05-25 astro-ph.GA
Vacuum-UV spectroscopy of interstellar ice analogs. I. Absorption cross-sections of polar-ice molecules
除H_2O、NH_3和CO_2外,星际冰幔中大多数分子固体的真空紫外吸收截面还没有报道。冰的光处理模型依赖于冰的真空紫外吸收截面来估计穿透深度和辐射剂量,并且在过去,气相截面值被用作近似值。我们的目标是估算分子冰组分的真空紫外吸收截面。在8 K下沉积由CO、H2O、CH 3OH、NH3或H2S组成的纯冰。采用透射红外光谱法对冰样的柱密度进行了原位测量。冰样品的真空紫外光谱收集在120-160 nm(10.33-7.74 eV)的范围内使用商业微波放电氢流灯。我们提供了所报道的分子冰的真空紫外吸收截面。我们的结果与以前报道的H2O和NH3冰。首次报道了CH_3OH、CO和H_2S在固相中的吸收截面。H2S在120-160 nm范围内呈现最高吸收。我们的方法允许快速和容易获得的真空紫外光谱的冰,而不需要使用同步加速器光束线。我们发现,冰的吸收截面可以是非常不同的气相值,因此,我们的数据将显着改善模型,模拟真空紫外光处理和光解吸的冰地幔。纯冰的光解吸速率,表示为每个吸收光子的分子,可以从我们的数据中导出。
2014-05-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
THz Time-Domain Spectroscopy of Mixed CO2-CH3OH Interstellar Ice Analogs
星际尘埃颗粒的冰冷地幔是原始生命前分子库存的发源地,这些分子库存最终可能为新生的太阳系以及其中形成的行星和星子提供种子。在这里,我们提出了一个研究的两个最丰富的物种在这些冰后水:二氧化碳(CO2)和甲醇(CH3OH)使用太赫兹(THz)时域光谱和中红外光谱。我们研究这些物种的纯冰和混合冰,并展示了太赫兹光谱区域的功率,以阐明冰的长程结构(即结晶与非晶),冰内这些物种的分离程度,以及冰内物种的热历史。最后,我们评论的效用产生的太赫兹转换,这些冰用于天文观测星际冰。
2016-06-09 astro-ph.GA
Effect of binding energies on the encounter desorption
星际冰成分的丰度通常是相对于水冰来表示的,因为在密度较高的区域,星际颗粒表面的很大一部分会被水冰覆盖。星际物质的结合能(BE)或吸附能调节星际颗粒地幔的化学复杂性。由于水冰的高丰度,表面物种与水的BE通常被提供并广泛用于天体化学模拟。然而,在星际介质中密度更大、温度更低的部分,氢分子会覆盖住部分颗粒地幔。即使在约10 K,也只有少数原子和具有较低吸附能的简单分子可以迁移通过表面。表面物种与H2基质的BE将与水基质的BE非常不同。然而,缺乏关于这些差异的充分信息。在这里,我们采用量子化学计算提供了95星际物种与H2衬底的BE。这些是物质到颗粒表面上的H2覆盖层的BE的代表。平均而言,我们注意到,与H2单体底物的BE几乎是10倍低于这些物种的BE较早报道的H2 O c-四聚体配置。引入了H和H2的相遇解吸(ED(H,H2)=45 K和ED(H2,H2)=23 K),以现实地估计较冷和较密区域中表面物种的丰度。量子化学计算结果表明,H_2的吸附能比H的吸附能高(ED(H,H_2)= 23 - 25 K和ED(H_2,H_2)=67 - 79 K)。我们进一步实现了一个天体化学模型来研究相遇解吸的影响与目前的现实估计。的N原子的遭遇解吸(计算产生ED(N,H2)=83 K)被引入到研究其夹杂物的差异。
2021-05-30 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
Identification of solid N2O in interstellar ices using open JWST data
Research Laboratory for Astrochemistry, Ural Federal University(乌拉尔联邦大学天体化学研究实验室)
利用JWST数据首次在16个原恒星中识别出固态N2O,并发现其主要存在于冰壳非极性层中。
2026-01-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
Ammonium hydrosulfide (NH4SH) as a potentially significant sulfur sink in interstellar ices
本研究通过实验室红外光谱和观测对比,证实NH4SH盐可能是星际冰中6.85微米吸收特征的载体,并可作为硫储库,解释致密区域中高达17-18%的硫亏损。
2024-11-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
Reactive Desorption and Radiative Association as Possible Drivers of Complex Molecule Formation in the Cold Interstellar Medium
最近在寒冷的星际气体中发现了甲酸甲酯和二甲醚等陆地型有机物质,这证明银河系中有机物质的形成开始于恒星形成的早期阶段,比以前认为的要早得多。这一发现对天体化学建模者来说是一个挑战。这些分子的丰度不能用先前开发的“预热”方案来解释,在这种方案中,有机分子通过扩散化学在星际颗粒表面上形成,从30 K开始,然后在恒星形成的后期阶段在更高的温度下释放到气体中。在这篇文章中,我们研究了一种替代方案,其中复杂的有机物种形成通过一系列的气相反应前体物种之间形成的粮食表面上,然后通过有效的反应性解吸喷射到气体中,在该过程中,非热解吸发生作为一个结果的转换的化学反应到喷射的产品从表面的双折射。所提出的方案导致合理的,如果有点混合的结果,在温度低至10 K,可以被认为是一个步骤,解释在恒星形成的最早阶段观察到的类地有机物种的丰度。
2013-04-15 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
A Systematic Study on the Absorption Features of Interstellar Ices in Presence of Impurities
光谱研究在星际冰及其结构的识别和分析中发挥着关键作用。在星际冰中,有些分子被鉴定为纯的、混合的,甚至是层状结构。水冰的吸收谱带特征会随着不同类型杂质(CO、CO2、CH3OH、H2CO等)的存在而显著变化。在这项工作中,我们进行了理论研究,以了解在杂质的存在下,水的频带频率和强度的行为。计算研究得到了一些红外光谱实验的支持和补充,这些实验旨在验证HCOOH,NH3和CH3 OH对纯水冰谱带的影响。具体而言,我们探讨了带强度的天平动,弯曲,批量拉伸,和自由OH拉伸模式的效果。计算的带强度分布已与我们的新的和现有的实验结果进行了比较,从而指出,振动模式的H2O和它们的强度可以在不同浓度的杂质的存在下发生很大的变化。在大多数情况下,体拉伸模式是受影响最大的振动,而弯曲是受影响最小的模式。发现HCOOH对振动、弯曲和本体伸缩谱带轮廓有很强的影响。在NH3的情况下,当杂质浓度变为50%时,自由OH伸缩带消失。这项工作最终将有助于正确解释未来详细的星际冰的空间观测通过即将到来的JWST任务。
2020-05-26 astro-ph.GA physics.chem-ph
First detection of interstellar S2H
我们提出了第一次检测气相S2 H的马头,适度的紫外线照射星云。这证实了在星际介质中存在双硫化物种,并为硫化学提出了新的挑战。观察到的S2 H丰度约为5 × 10 $^{-11}$,仅比广泛分布的H2S分子低4-6倍。UV辐照后的冰粒地幔上有效地生成了H2S和S2 H。我们进行了冰照射实验,以确定H2S和S2 H的光解吸产率。对于H2S和S2 H,所获得的值分别为每个入射光子约1.2x10 $^{-3}$和<1x 10 $^{-5}$分子。我们对S2 H光解吸产率的上限表明,光解吸不是将S2 H分子释放到气相的竞争机制。其他解吸机制如化学解吸、宇宙射线解吸和颗粒破碎等也能在一定程度上增加气态S2 H的丰度。或者,S2 H可以通过涉及气态H2S和大量离子S+和SH+的气相反应形成。因此,在这个星云中检测到S2 H可能是活跃的颗粒表面化学和气态光化学共存的结果。
2017-12-08 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
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
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
Fevering Interstellar Ices Have More CH3OD
单氘代甲醇被认为是在恒星形成的星前核心阶段形成的。观察到的CH 2DOH/CH 3 OD比的变化表明,它的形成强烈依赖于周围的云条件。因此,它是恒星形成开始之前的物理条件的潜在示踪剂。代表一个典型的星前核的单点物理模型耦合到化学模型,以调查在星前阶段的氘代甲醇的潜在形成途径。H和D的简单加成反应不能重现所观察到的丰度。实验验证的提取方案的实施导致甲基-氘代甲醇的有效形成,但缺乏羟基-氘代甲醇的充分形成。CH_3OD可能是在较晚的演化阶段形成的,可能是在暖冰中HDO(和D_2O)与CH_3OH之间的H-D交换反应。CH 2DOH/CH 3 OD比值不是星前阶段物理条件的合适示踪剂,但可能更适合作为冰加热的示踪剂。
2022-04-03 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
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
Astrochemical models of interstellar ices: History matters
本研究针对星际冰成分建模问题,使用Nautilus气相-尘埃模型开展静态与动力学模拟,发现尘埃温度是关键参数,且分子云演化历史对冰成分至关重要,动力学模拟可重现观测趋势并预测低A_V区域CO₂/H₂O比值不恒定。
2023-06-14 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
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
SPHEREx Wide-Field Infrared Spectral Mapping of Interstellar Ices and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
Department of Physics and Astronomy, Seoul National University(首尔大学物理与天文系);Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology(加州理工学院喷气推进实验室);IPAC, California Institute of Technology(加州理工学院红外科学应用中心);Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI)(韩国天文学与空间科学研究院)
SPHEREx获取了首个宽场红外光谱图,揭示了银河系X区和北美星云中星际冰和多环芳烃的强特征,为星系结构、星际介质物理和恒星化学研究提供支持。
2026-03-12 astro-ph.GA astro-ph.SR