Machine Learning of Interstellar Chemical Inventories
星际化学物质清单的特性提供了宝贵的洞察力的化学和物理过程中的天体物理来源。新的星际分子的发现变得越来越困难,因为可行物种的数量组合增长,即使只考虑最稳定的分子。在这项工作中,我们提出了一种新的方法来理解和建模星际化学库存相结合的方法,从化学信息学和机器学习。使用通过无监督机器学习获得的分子的多维矢量表示,我们表明,可以通过在这个矢量空间中的化学相似性的定量测量来实现对天体化学研究的候选人的识别,突出显示与星际介质中已知的分子最相似的分子。此外,我们表明,简单的,有监督的学习回归能够再现整个化学库存的丰度,并预测尚未看到的分子的丰度。作为概念验证,我们已经开发并将这一发现管道应用于着名的暗分子云Taurus Molecular Cloud 1(TMC-1)的化学清单;这是迄今为止已知的化学成分最丰富的空间区域之一。在本文中,我们讨论了化学空间的机器学习探索可以在天体化学中提供的影响和新见解。
2021-07-30 astro-ph.GA physics.chem-ph
Interstellar stereoisomerism
Centro de Astrobiologı́a (CAB), CSIC-INTA(天体生物学中心(CAB),西班牙国家航空航天技术研究所与西班牙国家研究委员会联合机构)
研究星际中立体异构体的形成与分布,揭示其复杂性源于立体异构体的多样性及非热力学平衡的化学过程。
2026-03-25 astro-ph.GA
Synthesis of urea on the surface of interstellar water ice clusters. A quantum chemical study
本研究利用18水分子冰团簇模型和量子化学计算,揭示星际冰面上 HNCO 与 NH$_3$ 经自由基偶联近乎无能垒形成尿素的有利机制。
2023-11-02 astro-ph.GA
The Effect of an Inert Solid Reservoir on Molecular Abundances in Dense Interstellar Clouds
在决定星际气体中的分子丰度时,化学物质的冻结作用是什么,这个问题是一个有争议的问题。我们调查了一个理论的情况下,致密的星际分子云核心的化学动力学随时间变化的建模,其中晶粒表面反应故意不包括在内。这意味着,气相和固相丰度仅受气体反应、颗粒上的吸积和解吸的影响。我们比较结果的参考模型,其中没有吸积发生,只有气相反应。我们可以追踪到分子吸积和解吸的纯物理过程对气相化学具有重大的化学后果。引入气体-颗粒相互作用的主要影响是长期的分子丰度变化,这种变化在星前核的典型寿命期间远未达到平衡。
2013-01-09 astro-ph.GA
Chemical models of interstellar glycine and adenine precursor aminoacetonitrile (NH2CH2CN)
本研究利用NAUTILUS三相化学模型并加入300多个反应,模拟热核中氨基乙腈及其异构体的化学演化,预测其丰度与观测一致,并揭示其形成与破坏路径及生成腺嘌呤的可能性。
2024-08-21 astro-ph.GA
Increased complexity in interstellar chemistry: Detection and chemical modeling of ethyl formate and n-propyl cyanide in Sgr B2(N)
近年来,越来越复杂的有机分子被发现朝向银河系中心源人马座B2。我们希望探索星际化学在恒星形成区域中所能达到的复杂程度。我们用IRAM 30 m望远镜在3 mm范围内对热芯Sgr B2(N)和(M)进行了完整的线测量。我们在LTE近似下分析了这一频谱调查。我们同时模拟了所有已知分子的发射,这使我们能够寻找丰度较低,更复杂的分子。我们比较了推导出的柱密度与预测的耦合气相和颗粒表面化学代码。我们报告了在空间中首次检测到甲酸乙酯(C2 H5 OCHO)和正丙基氰(C3 H7 CN)对Sgr B2(N)。甲酸乙酯和正丙腈相对于H2的丰度估计分别为3.6e-9和1.0e-9。我们的化学建模表明,顺序,分段建设的乙基和正丙基氰化物从其组成的官能团在晶粒表面上是他们最有可能的形成路线。甲酸乙酯主要通过将CH 3添加到衍生自甲酸甲酯的官能团自由基上在晶粒上形成,尽管乙醇也可以是前体。在Sgr B2(N)中检测到两类复杂分子(酯类和烷基氰化物)的下一阶段复杂性,表明星际介质中可能存在其他类型分子的更大复杂性。【摘要】
2009-02-26 astro-ph.GA
The 2014 KIDA network for interstellar chemistry
用于研究星际介质中气体和冰的化学成分的化学模型是基于化学反应网络和相关的速率系数。这些反应和速率系数部分是根据文献中的数据编制的。我们在本文中介绍了kida.uva.2014,这是2012年首次发布的kida.uva公共气相网络的新更新版本。除了对许多具体更新的描述之外,我们还说明了与我们的网络kida.uva.2011的先前版本的结果相比,冷密云条件下分子预测丰度的变化。
2015-03-05 astro-ph.GA
A chemical model for the interstellar medium in galaxies
我们提出和测试化学模型的三维流体动力学模拟星系。我们探讨了改变关键参数,如金属丰度,辐射和非平衡与平衡金属冷却近似的气体在星际介质之间的过渡的效果。微观物理建模采用公共化学包KROME和化学网络已被测试,在广泛的密度和温度范围内工作。我们描述了一个简单的H/He网络的形成H $_2$,和一个更复杂的网络,其中包括金属。光化学,热过程,和不同的处方H $_2$催化尘埃内的一个区域的框架和测试。由此产生的网络在KROME网页上公开提供。我们发现,采用一个准确的治疗的灰尘相关的过程诱导更快的HI-H $_2$过渡。此外,我们展示了当金属冷却的平衡假设成立,以及如何非平衡的方法影响气体的热演化和HII-HI过渡。这些模型可以通过KROME接口在任何流体动力学代码中使用,并可应用于不同的问题,包括孤立星系,星系形成和演化的宇宙学模拟,分子云中的超新星爆炸,以及恒星形成区域的建模。金属网络可用于与观测数据的CII 158 $μ$ m发射的高红移以及本地星系的比较。
2016-02-15 astro-ph.GA
Metal Abundances and Depletions in the Neutral Interstellar Medium of Galaxies: the Local Volume as a Laboratory
将星系中性气体的化学丰度与年老恒星和年轻恒星的光球丰度、电离气体丰度和星系晕的丰度进行比较,可以追踪宇宙在整个宇宙时代的化学富集。特别是,我们的化学富集的阻尼莱曼α系统(DLAs)的光谱观测的理解依赖于从气体到尘埃相的金属消耗的校正。这些修正必须在附近的宇宙中确定,在那里可以测量最近从星际介质中形成的年轻恒星的气相丰度和光球丰度。多目标高分辨率(R>50,000)紫外线(970-2400 A)和光学局域体积星系中大质量恒星的300-600 nm光谱(D < 15 Mpc),涵盖广泛的金属丰度(太阳能对太阳能的百分比)和形态类型将提供获得生命周期详细而全面的特征所需的丰度和枯竭测量这一发现有助于研究星系中性气体和尘埃中的金属,从而在观测上解决有关化学富集和星系演化的重要问题。
2019-03-21 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
Chemical Evolution during Molecular Cloud Formation Triggered by an Interstellar Shock Wave: Dependence on Shock Parameters and Comparison with Molecular Absorption Lines
本文通过三维磁流体动力学模拟与气体-尘埃化学网络后处理,研究星际激波压缩层中分子云形成初期的化学演化,揭示碳链、CN、HCN等分子丰度对激波参数和消光的依赖,并与弥漫云和半透明云的分子吸收线观测进行对比验证。
2024-11-19 astro-ph.GA
Cis--Trans Rotational Isomerism of Seleno-, Thio-, and Formic Acids and Their Dimers: Chemical Kinetics under Interstellar Conditions
Department of Analytical, Biopharmaceutical and Medical Sciences, ATU, Galway, Ireland(爱尔兰高威应用科技大学分析、制药与医学科学系);School of Biological & Chemical Sciences, University of Galway, Galway, Ireland(爱尔兰高威大学生物与化学科学学院)
本研究通过气相多维计算,确定了硒酸、硫酸和甲酸及其二聚体在10K至300K温度范围内的顺-反异构化化学动力学速率常数,以探索星际条件下冰粒上的化学反应机制。
2026-01-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
The quest for a plausible formation route of formyl cyanide in the interstellar medium: a state-of-the-art quantum-chemical and kinetic approach
星际复杂有机分子(iCOMs)被认为主要形成于尘埃颗粒表面。然而,星际介质(ISM)中的中性气相反应可以发挥重要作用。本文通过研究醛与氰基自由基的反应,发现甲醛(CH $_2$ O)和乙醛(CH $_3$ CHO)都能生成甲酰基氰(HCOCN)。由于精确的量子化学计算,然后速率常数的评估,我们已经能够建议和验证的HCOCN,在ISM中观察到的分子之一的形成的有效机制。有趣的是,CH $_2$ O的反应机理在低温下非常有效,而CH $_3$ CHO的反应机理在高于200 K的温度下更加有效.
2020-07-16 astro-ph.GA physics.chem-ph
Nitrogen Substituted Polycyclic Aromatic Hydrocarbon As Capable Interstellar Infrared Spectrum Source Considering Astronomical Chemical Evolution Step To Biological Organic Purine And Adenine
为了寻找从星际空间的天文创造有机物到地球上的生物有机物可能的化学演化步骤,采用密度泛函理论对氮取代碳五-六环偶联多环芳烃的红外光谱进行了分析。电离模型从中性到三价阳离子。在一个氮和两个氮取代的NPAH中,我们可以找到与天文学观察良好的NPAH类似的IR行为的好例子,如C8 H6 N1,C7 H5 N2和C7 H5 N2。我们可以想象,这种电离的NPAH可能是在星际空间中由高能氮和光子的攻击产生的。然而,在三个和四个氮取代的情况下,如C6 H4 N3和C5 H3 N4,没有候选物显示出与观察到的行为相似的行为。四氮和五氮取代的嘌呤、腺嘌呤等典型生物有机物的红外光谱与实测结果相似性不高。通过这样的理论比较,PAH在星际空间中的化学演化的一个可行的故事是,一个和两个氮取代的碳五角-六边形分子可能有潜力在星际空间中产生,而三个以上的氮取代分子,包括生物有机嘌呤和腺嘌呤可能不会在太空中合成,可能在地球上。
2016-03-03 astro-ph.GA physics.chem-ph
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
Mechanochemical synthesis of Aromatic Infrared Band carriers. The top-down chemistry of interstellar carbonaceous dust grain analogues
星际空间有纳米到微米大小的尘埃颗粒。这些谷物中富含碳的成分发出红外波段的光,几十年来一直被望远镜和卫星远程观测。它们是天体化学尘埃演化的关键成分。大多数这些条带的精确载体仍然是未知的,并且在实验室中不能很好地再现。在这项工作中,我们展示了无序芳香族和脂肪族类似物的高能机械化学合成提供了星际相关的尘埃颗粒。碳基固体在氢气氛下的机械化学研磨产生的粒子与芳香族红外波段(AIB)发射的天体物理观测的光谱匹配。最能再现这些天文红外观测的类似物的H/C比在5 $\pm$ 2%的范围内。这个值远低于弥漫星际氢化无定形碳,另一个银河尘埃颗粒组分中观察到的吸收,它最有可能提供了一个约束的氢化程度最芳香碳尘埃颗粒载体。在AIB中观察到的7.4-8.3 $μ$ m范围内的宽带与氢含量相关,因此与所产生的类似物的结构演变相关。机械化学过程可以被看作是一个实验反应器,以刺激局部高能化学反应。它引入了键无序和氢化学附着在所产生的缺陷上,其效果类似于星际空间与固体的非常局部化的化学反应。从天体物理学的角度来看,这些实验室星际尘埃类似物将用于预测模拟星际条件下的尘埃颗粒演化,包括恶劣的辐射环境。这样的星际类似物提供了一个机会,以获得对其他恒星形成系统中物质循环的全球观点。
2020-04-06 astro-ph.GA
The feedback of massive stars on interstellar astrochemical processes
天体化学是一门研究天体物理环境中物理化学过程的学科。这种环境的特点是条件与普通化学实验室中存在的条件大不相同。旨在解释星际环境中分子物种形成的模型必须考虑到各种因素,包括许多直接或间接与星系中大质量恒星种群有关的因素。本文的目的是审查大质量恒星的影响,无论其演化阶段,在星际环境中工作的物理化学过程。这些影响包括紫外线辐射场、高能粒子的产生、放射性核素的合成以及渗透星际介质的冲击波的形成。
2013-12-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
Discovery of interstellar phenalene ($c$-C$_{13}$H$_{10}$): A new piece for the chemical puzzle of PAHs in space
在TMC-1中发现三环PAH菲那烯,通过267个转动跃迁识别,结合量子化学计算与实验室微波谱确认,柱密度为(2.8±1.6)×10^13 cm^-2。
2025-08-19 astro-ph.GA
Chemical modeling of aminoketene, ethanolamine, and glycine production in interstellar ices
University of Virginia(弗吉尼亚大学);Max Planck Institute for Astronomy(马克斯·普朗克天文学研究所);Friedrich Schiller University Jena(耶拿弗里德里希·席勒大学)
本研究通过天体化学动力学模型模拟星际冰中原子碳与氨反应生成氨基乙烯酮,进而氢化生成乙醇胺和甘氨酸,发现激波区域更利于这些复杂有机分子的存活与探测。
2025-10-23 astro-ph.GA
Investigating chemical variations between interstellar gas clouds in the Solar neighbourhood
本文利用高分辨率吸收光谱和新模拟技术研究太阳系附近八颗恒星的星际气体成分,发现逐成分分析能比全视线分析更精确地揭示星际介质的尘埃耗减差异与金属丰度复杂性。
2025-02-25 astro-ph.GA
Electronic and Rovibrational Quantum Chemical Analysis of C$_3$P$^-$: The Next Interstellar Anion?
C $_3$ P $^-$类似于已知的星际阴离子C $_3$ N $^-$,其中磷在周期表中简单地取代了氮。在这项工作中,它表明,C $_3$ P $^-$可能具有偶极束缚的激发态。它已经假设和观测支持,偶极束缚激发态是一种途径,通过它可以在星际介质中形成阴离子。此外,C $_3$ P $^-$具有可导致该分子进一步稳定的价激发态,并且C $_3$ P $^-$具有比中性C $_3$ P更大的偶极矩($\sim 6$ D对$\sim 4$ D)。因此,C $_3$ P $^-$可能是一种比其相应的中性自由基更容易检测的天体分子。高精度的量子化学四次力场也适用于C $_3$ P $^-$和它的单$^{13}$ C取代的同位素体,以提供结构,振动频率和光谱常数,可以帮助其检测。
2015-08-10 astro-ph.GA physics.chem-ph
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
Chemical pathways of SO2 with hydrogen atoms on interstellar ice analogues
本研究通过实验和计算分析低温下固态SO2与H原子在非晶固态水表面的反应,发现SO2大量消耗但产物检测有限,表明部分产物发生化学脱附,揭示了星际冰中SO2的氢化路径与化学脱附机制。
2024-11-14 astro-ph.GA
A twist on the reaction of the CN radical with methylamine in the interstellar medium: new hints from a state-of-the-art quantum-chemical study
尽管目前大多数模型假设星际复杂有机分子(iCOMs)是在尘埃颗粒表面形成的,但有一些证据表明中性气相反应起着重要作用。本文研究了气相中甲胺(CH $_3$ NH $_2$)与氰基(CN)自由基之间的反应,迄今为止只有零星和/或不准确的结果报道。这个案例研究使我们能够指出采用量子化学计算的关键重要性,在国家的art. Since的CH $_3$ NH $_2$ + CN反应的两个主要产品,即CH $_3$ NH和CH $_2$ NH $_2$自由基,还没有被光谱表征,一些努力已经填补了这一空白。
2020-07-15 astro-ph.GA physics.chem-ph
Assessing realistic binding energies of some essential interstellar radicals with amorphous solid water. A fully quantum chemical approach
采用全量子化学方法估算七种双原子自由基与无定形固态水的结合能,发现CH存在化学吸附、CN存在半键合、NO结合能较低,为天体化学模型提供了关键数据并解释了热核中的观测比值。
2024-09-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
Predicting the water content of interstellar objects from galactic star formation histories
微行星不可避免地带有其出生环境的特征,在其组成中保留了其系统原始气体和尘埃的金属含量记录,尽管其形成过程发生了变化。当星子从它们的起源系统中分散出去时,这个记录就随之而来。由于每颗恒星都可能至少贡献出$10^{12}$星际天体,银河系的星际天体漂移种群(ISO)提供了其恒星星族随时间变化的特性的概述。使用EAGLE宇宙学模拟和模型的原行星形成,我们的建模预测的ISO人口的双峰分布在其水的质量分数。在低金属量系统中形成的天体,通常是较老的天体,其含水率高于在高金属量原行星盘中形成的天体,这些富含水的天体构成了天体总数的大多数。这两个检测到的ISO似乎属于较低的水部分人口,这些结果表明,他们来自最近形成的系统。我们表明,人口的ISO在不同的恒星形成历史的星系将有不同比例的对象与高和低的水分数。这项工作表明,这是可能的,即将到来的维拉C。鲁宾天文台的空间和时间遗产调查将检测到足够大的ISO人口,对原行星盘的模型以及星系结构和演化施加有用的限制。
2021-12-10 astro-ph.EP 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
Metallicity Fluctuation Statistics in the Interstellar Medium and Young Stars. I. Variance and Correlation
星系的气体和恒星在化学空间中的分布编码了大量关于该星系物理性质和组装历史的信息。然而,目前用于从化学分布中提取信息的方法是基于在星系尺度上测量的粗略平均值(例如,金属丰度梯度)或在化学空间中寻找可以在$\sim 1$ PC尺度上与单个星团或气体云识别的星团。这些方法丢弃了大部分信息,因为在星系中,气体和年轻恒星被观察到是分形分布的,在所有尺度上都有相关性,金属也可能是如此。在本文中,我们介绍了第一个理论模型,基于随机强迫扩散,能够预测金属场的多尺度统计。我们从第一性原理推导出金属分布的方差、关联函数和功率谱,并确定这些量如何依赖于元素的天体物理起源地点和星系的大尺度性质。在其他结果中,我们解释了为什么在附近星系的星际介质中观察到的典型的丰度散射是$\approx 0.1$ dex的第一次,我们预测,这种散射将相关的空间尺度上的$\sim 0.5-1$ kpc,并在时间尺度上的$\sim 100-300$百万年。我们讨论了我们的研究结果对未来的化学标记研究的影响。
2018-01-17 astro-ph.GA
The chemistry of vibrationally excited H2 in the interstellar medium
振动激发的H2分子的内能可以用来克服或减少分子天体物理学感兴趣的各种化学反应的活化势垒。在这篇文章中,我们详细研究了振动激发的H2与C+,He+,O,OH和CN的反应对星际云的化学组成的影响,根据现有的化学动力学数据。发现H2(v>0)和C+的反应对某些分子的丰度有着深刻的影响,特别是CH+,它是一种直接产物,在振动激发态H2相对于基态H2的丰度分数超过10^(-6)的天文区域很容易形成,与气体是否热无关。通过PDR模型研究了这些反应对弥漫云zeta Oph和HD 34078、致密PDR猎户座Bar、行星状星云NGC 7027以及B 9恒星HD 176386周围的拱星盘的化学成分的影响。我们发现,CH+的形成特别有利于密集和高FUV照明的区域,如猎户座酒吧和行星状星云NGC 7027,其中柱密度超过10^(13)cm^(-2)的预测。然而,在弥漫的云,这种机制被发现是不够有效的形成CH+与柱密度接近的值来自天文观测。
2010-03-06 astro-ph.GA
Organic matter in interstellar dust lost at the approach to the heliosphere: Exothermic chemical reactions of free radicals ignited by the Sun
目标。我们解决了在太阳系内测量时星际尘埃中缺失的有机物质的难题,同时无疑存在于围绕太阳系的本地星际云(LIC)中。方法.我们提出了一个理论上的论点,即有机化合物升华几乎瞬间通过放热反应,当太阳照射引发化合物中的自由基的重组或碳键的重排。结果事实证明,触发温度位于20 $-$-50 K的范围内,考虑到有机材料的升华发生在所谓的星际中性原子的过滤区域之外。我们发现,在太阳系中的LIC尘埃的原位测量结果在高估的LIC的气体与尘埃的质量比,除非考虑到有机材料的升华。我们还发现,以前的星际拾取离子的测量已经确定了气体和有机材料的总元素丰度,而不是单独的星际气体。结论.我们的结论是,LIC有机物质遭受升华途中日光层,这意味着我们的理解LIC灰尘从太空任务是不完整的。由于土星轨道内的太空任务无法提供任何关于LIC尘埃有机物质的信息,因此必须等待未来对奥尔特云内边缘的探索任务,以彻底了解LIC中的有机物质。一旦我们的星际有机物质通过自由基的放热化学反应升华的模型得到证实,来自弥漫的星际介质的胚种说的假设就被排除了。
2020-09-29 astro-ph.EP astro-ph.GA
Effects of turbulent dust grain motion to interstellar chemistry
理论研究表明,尘埃颗粒通常在湍流的星际气体中快速移动,这可能通过改变颗粒吸积对星际化学产生重大影响。在这项工作的基础上的数值气体-颗粒化学模拟的影响进行了研究。在典型的暗云环境中,颗粒运动效应的主要特征可概括为:1)气相含量减少(中性和离子)丰度和表面丰度增加了2-3个数量级; 2)现有的化学跳跃向气相物种的早期演化年龄和向表面物种的晚期演化年龄移动了约10倍;(3)在少数例外情况下,某些物种对这种效应不敏感,而另一些物种则表现出相反的行为。这些效应通常从大约10^5年的典型DC模型年龄开始出现。在典型的冷中性介质(CNM)中,颗粒的运动可以帮助克服库仑排斥势垒,使阳离子能够有效地吸积到带正电的颗粒上。因此,晶粒运动大大提高了一些气相和表面物种的丰度的因素高达2-6个或更多的数量级的CNM模型。在典型的分子云(MC)中,颗粒运动效应介于DC和CNM模型之间,但强度较弱。在典型星际介质的化学模拟中,颗粒的运动是一个需要考虑的重要因素。
2015-12-08 astro-ph.GA
The 2024 KIDA network for interstellar chemistry
本文介绍了最新的天体化学网络kida.uva.2024及其冰化学网络和计算代码,通过更新气相反应并对比冷核TMC1-CP观测数据,评估了新模型对星际介质化学成分的预测能力。
2024-07-22 astro-ph.GA
The Possibility of Forming Propargyl Alcohol in the Interstellar Medium
丙炔醇(HC 2CH 2 OH,PA)尚未在星际介质(ISM)中被观测到,尽管它的一种稳定异构体丙烯醛(CH 2CHCHO)已经在人马座B2(N)中被100米绿岸望远镜在$18-26$ GHz频率范围内探测到。在本文中,我们研究了丙炔醇及其氘代同位素之一,HC 2CH 2 OD(OD-PA),在一个密集的分子云的形成。PA在气体中形成的各种途径和周围的尘埃粒子的冰幔进行了讨论。我们使用一个大的气体-颗粒化学网络来研究PA及其氘代同位素的化学演化。我们的研究结果表明,气态HC 2CH 2 OH最有可能在热核心或热核心的集合中检测到,如恒星形成区Sgr B2(N)。一个简单的LTE(局部热力学平衡)辐射转移模型被用来检查的可能性检测PA和OD-PA在毫米波制度。此外,我们还进行了量子化学计算,以计算这些物种在红外线中的振动跃迁频率和强度,也许将来会用于詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)的研究。
2017-01-23 astro-ph.GA
Extraction of Physical Properties of Interstellar Medium from the Observed Line Profiles
本研究利用辐射转移建模,通过观测线轮廓提取星际介质物理性质,并研究恒星形成区域化学演化与分子分布,为解释多望远镜观测数据提供支持。
2024-05-28 astro-ph.GA
Rotational spectroscopy, tentative interstellar detection, and chemical modelling of N-methylformamide
N-甲基甲酰胺,CH 3 NHCHO,可能是星际前生物化学的重要分子,因为它含有一个肽键。CH_3NHCHO最稳定的反式构象的转动光谱由于甲基扭转的低能垒而被强的扭转-转动相互作用所复杂化。我们用哈尔科夫和里尔的两台吸收光谱仪测量了45- 630 GHz的转动光谱。采用Rho轴法和RAM 36程序进行了分析。我们用ALMA进行的谱线测量寻找N-甲基甲酰胺朝向热分子核Sgr B2(N2)。天文结果被放入一个更广泛的天体化学背景下的气体颗粒化学动力学模型的帮助下。CH_3 NHCHO反式构象的实验室数据集由J ≤ 62的9469个线频率组成,包括第一和第二激发扭转态的转动光谱的第一次分配。所有这些线都在实验精度范围内拟合。我们报告了对Sgr B2(N2)的CH 3 NHCHO的初步检测。我们发现CH 3 NHCHO的丰度比NH 2CHO低一个数量级以上,比CH 3 NCO低两倍,但仅比CH 3CONH 2略低。的化学模型表明,通过NH + CO对谷物的HNCO的有效形成是实现所观察到的气相丰度的CH 3 NCO的必要步骤。CH 3 NHCHO的产生可以通过直接添加官能团自由基或通过CH 3 NCO的氢化在颗粒上进行。如果确认检测到CH 3 NHCHO,则与其更稳定的结构异构体乙酰胺相比,该分子的丰度仅略微不足,并且模型丰度对化学动力学参数的敏感性表明,这两种分子的形成受动力学而不是热平…
2017-01-17 astro-ph.GA
Modelling the chemical evolution of molecular clouds as a function of metallicity
银河系正处于持续的元素进化中。由于垂死恒星产生的新元素被输送到星际介质,新一代恒星和行星系统的形成受到这种金属富集的影响。我们的目标是研究金属丰度对星际介质气相化学的作用。使用一个系统的耦合常微分方程模型的化学反应,我们模拟了不同的初始星际元素组成的气相中的分子丰度的演变。这些不同的初始元素组成考虑了银河系元素演化的自洽模型预测的“元素丰度”的变化。据我们所知,这是首次尝试将银河系的元素演化和分子云的化学演化结合起来。金属丰度被发现有一个强大的整体气相组合物的影响。随着金属度的降低,长碳链的数量增加,小分子物种的时间尺度增加,氧的主要形式从O和CO转变为O2。这些影响主要是由于电子、H3+和原子氧丰度的变化。
2014-03-04 astro-ph.GA
Chemical models of adenine precursors cyanamide and carbodiimide in the interstellar medium
氨腈(NH_2CN)及其异构体碳二亚胺(HNCNH)在星际介质(ISM)中可以通过一系列反应生成腺嘌呤。因此,它们被认为是生命起源研究中的关键益生元分子。我们使用了三相NAUTILUS化学代码,其中包括气体,尘埃表面和冰冷的地幔,以研究氰胺和碳二亚胺的形成和破坏。我们添加了200多个新的化学反应的两个异构体和相关物种,并建立了一个比较完整的网络。我们采用冷核、热Corino/core和激波模型模拟了不同的物理环境,发现这两种异构体主要是由颗粒表面的自由基反应产生的。我们的模拟结果表明,氰胺和碳二亚胺分子来自表面化学在早期的进化阶段。我们推测,在ISM中,从氰基乙炔(C3 NH)、氰胺和碳二亚胺分子出发形成腺嘌呤互变异构体是一条低效的途径。
2023-03-03 astro-ph.GA astro-ph.SR
First Identification and Chemical Modeling of New Thiol ($-$SH) Bearing Molecule in the Interstellar Medium: Dithioformic Acid
本研究利用ALMA在NGC 1333 IRAS 4A2中首次探测到二硫代甲酸(t-HC(S)SH)的转动发射线,并通过UCLCHEM化学建模揭示其由颗粒表面CSSH与H的无垒自由基反应形成。
2024-11-08 astro-ph.GA
Cracking the Puzzle of CO2 Formation on Interstellar Ices. Quantum Chemical and Kinetic Study of the CO + OH -> CO2 + H Reaction
本研究通过量子化学计算和动力学模拟,揭示CO+OH反应在星际冰上形成CO2的机制,指出在极性冰中需通过HOCO中间体及后续反应实现,而非极性冰中效率较低,与JWST观测相符。
2023-07-09 astro-ph.GA
Interstellar detection and chemical modeling of iso-propanol and its normal isomer
在ALMA的出现所允许的大质量恒星形成原星团Sgr B2(N)中检测到支链烷基分子,揭示了星际化学的新维度。天体化学模拟随后预测,超过一定程度的分子复杂性,分支分子甚至可以支配它们的直链异构体。更一般地说,我们的目标是进一步探测ISM中存在的复杂的有机分子的能力,表现出一个正常的和异构体,通过连接的官能团的伯或仲碳原子。我们使用成像谱线调查调查ReMoCA与ALMA进行和最近的光谱研究丙醇的结果,寻找该分子的异构体和正常异构体的热分子核心Sgr B2(N2)。我们扩展了天体化学模型MAGICKAL的网络,以探索丙醇的形成路线。我们报告的第一个星际检测异丙醇对Sgr B2(N2)的位置,显示窄线宽。我们还报告了第一次安全检测正丙醇在一个热的核心。发现异丙醇几乎与正丙醇一样丰富,丰度比为0.6,与我们先前在Sgr B2(N2)中获得的异丙基氰和正丙基氰的丰度比0.4相似。结果与我们的天体化学模型的结果,这表明OH-自由基除了丙烯在尘埃颗粒冰幔,驱动水的光解,可以产生适当数量的正丙醇和异丙醇的结果是一致的。Sgr B2(N2)中的n与i的比率可能是该反应过程的分支比的直接遗传。正丙醇和异丙醇的检测和它们的比例表明,对正常形式的丙腈先前确定的适度偏好可能是一个更普遍的功能之间类似大小的星际分子。[删节]
2022-04-21 astro-ph.GA
Formation of Cyanoformaldehyde in the interstellar space
最近,绿岸望远镜怀疑人马座B2(N)中有氰甲醛(HCOCN)分子,尽管这一观测结果尚未得到证实。在恒星形成区及其周围,这种分子可以通过两种丰富的星际物质H2CO和CN之间的放热反应形成。迄今为止,该分子形成的反应速率系数是未知的。有根据的猜测被用来通过化学建模来解释这种分子的丰度。本文通过量子化学计算,得到了HCOCN生成的经验速率系数以及HCOCN分子生成过程中不同的化学性质。虽然HCOCN对单分子分解是稳定的,但这种气相分子可以通过许多其他方式被破坏,例如:离子分子反应或宇宙射线的作用。离子-分子反应速率是用俘获理论计算的。我们还将获得的速率系数纳入我们的大型气体-颗粒化学网络,以研究这些物种在各种星际条件下的化学演化。还研究了HCOCN的同位素体之一(DCOCN)的形成。我们的研究预测了在冰相中发现具有相当高丰度的HCOCN和DCOCN的可能性。为了在各种星际环境中探测HCOCN或DCOCN,有必要了解这些分子的光谱特性。为此,我们进行了量子化学计算,以找出不同的光谱参数的HCOCN的电子,红外和转动模式的转变。我们清楚地表明同位素取代(DCOCN)在HCOCN的振动级数中起着重要作用。
2013-06-17 astro-ph.GA physics.chem-ph
Search for Interstellar Adenine
星际介质中是否真的存在前生物分子,这是一个长期的争论。尽管有大量的工作指出它们的存在,但尚未完全确信地发现前生物分子。本论文的主要目的是研究不同环境下星际腺嘌呤的化学演化。我们通过考虑腺嘌呤形成的各种途径来制备一个大的气体-颗粒化学网络。Majumdar等人(2012)提出,在没有腺嘌呤检测的情况下,可以尝试追踪腺嘌呤的两种前体,即HCCN和NH_2CN。最近Merz等人(2014)提出了在星际条件下形成腺嘌呤的另一种途径。他们提出了另外两种前体分子。但这一结论尚未得到精确的气粒化学模型的验证。也不知道生产率是高还是低。本文填补了这一重要空白。我们发现,在星际介质的背景下,通过这些新的途径对腺嘌呤形成的贡献是最主要的。我们建议观测者可以在星际介质中寻找两种前体(C_3NH和HNCNH),这两种前体对腺嘌呤丰度的预测同样重要。我们利用量子化学计算方法研究了腺嘌呤及其两个新的前体分子在红外、紫外和亚毫米波段的光谱性质。我们的研究结果将有助于预测腺嘌呤的丰度。
2015-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
New Estimate for the Cosmic Ray-Induced $\rm H_2$ Photodissociation Rate in the Interstellar Medium
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik(马克斯·普朗克地外物理研究所);INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri(意大利国家天体物理研究所 – 阿切特里天文台);Univ Paris Est Creteil and Université Paris Cité, CNRS, LISA UMR 7583(巴黎东克雷泰伊大学和巴黎西岱大学,法国国家科学研究中心,LISA联合研究实验室);LUX, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Université(LUX,巴黎天文台,巴黎文理研究大学,法国国家科学研究中心,索邦大学)
本文推导了星际介质中宇宙射线诱导H₂光解离的新速率模型,修正了先前高估的值,对化学模拟结果有重要影响。
2026-01-14 astro-ph.GA
Unexplained Spectral Phenomena in the Interstellar Medium: an introduction
有许多天文光谱现象在几十年的广泛观测后仍然没有得到确认。弥漫的星际波段,220 nm的功能,不明红外发射波段,扩展的红色发射,和21和30 $μ$ m的发射功能,在各种各样的天体物理环境中看到。这些特征的强度表明,它们起源于由普通元素组成的化合物,可能是自然界中的有机物。探索了解这些有机物质是如何合成并分布在银河系中的,对我们理解宇宙的化学成分是一个重大挑战。
2021-07-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Investigating solid-state CH3OH formation with chemical modelling
Leiden University(莱顿大学);Universität Bonn(波恩大学);University College London(伦敦大学学院);Universidad Nacional de Colombia(哥伦比亚国立大学)
研究通过化学建模探讨了星际冰中甲醇形成过程中自由基-分子H原子抽象反应的作用,并提出H2CO/CH3OH比值可作为诊断工具。
2025-09-26 astro-ph.GA
Unimolecular Chemical Kinetics in the Interstellar: Competition of Infrared Radiation and Collision Activation Mechanisms
本文基于扩展 Lindemann 理论提出无量纲数 $PR$,用于判别星际单分子反应由碰撞活化还是红外辐射活化主导,并以典型反应和主方程计算验证 $PR^*\approx10$。
2024-10-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
A Possible Additional Formation Pathway for the Interstellar Diatomic SiS
本研究通过量子化学计算发现,SH与SiH自由基反应(生成SiS和H₂,过渡态低于反应物能量)是星际SiS此前被排除的额外形成途径,指出SiS丰度可作为未观测区SiH存在的标志,还提供了中间体HSiSH的光谱数据,丰富了硅-硫族化学认知。
2024-05-20 astro-ph.GA
Search for Interstellar monohydric Thiols
许多天文学家指出,星际醇和相应的硫醇(醇的硫类似物)之间存在着非常有趣的关系,就光谱性质和化学丰度而言。广泛观察到一元醇,如甲醇和乙醇,最近声称在Orion KL中观察到1-丙醇。在一元硫醇中,已在Orion KL和Sgr B2(N2)中明确检测到甲硫醇(甲醇的化学类似物),并声称在Sgr B2(N2)中观察到乙硫醇(乙醇的化学类似物),但尚未对此检测进行确认。很可能在这些区域中观察到更高级的硫醇。本文研究了一元醇及其硫醇类似物的生成。基于我们的量子化学计算和化学模拟,我们发现,1-丙烷乙烷的'Tg'构象是一个很好的候选人的天文兴趣。我们提出了各种光谱相关的参数,这种分子,以协助其未来的检测在星际介质(ISM)。
2016-12-08 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.chem-ph
Potential formation of three pyrimidine bases in interstellar regions
关于前生物分子的化学演化的工作仍然不完整,因为主要的障碍是对星际条件下发生的各种反应的速率系数缺乏足够的了解。在这项工作中,我们研究了在星际区域形成三个嘧啶碱基,即胞嘧啶,尿嘧啶和胸腺嘧啶的可能性。我们的研究表明,尿嘧啶的合成从胞嘧啶和水在星际环境下是完全不可能的。为了合成胸腺嘧啶,研究了尿嘧啶与:CH 2之间的反应。由于没有其他相关途径的尿嘧啶和胸腺嘧啶的形成在文献中,我们考虑了一个大的气体颗粒化学网络来研究胞嘧啶在气相和冰相的化学演变。我们的模拟结果表明,胞嘧啶将在寒冷,密集的星际条件下产生。然而,胞嘧啶的存在尚未确定。我们提出,一个新的分子,即C4N3OH5可以观察到在星际区域。C4N3OH5是胞嘧啶的前体(胞嘧啶的Z异构体),比胞嘧啶丰富得多。我们希望对这种前体分子的观察将使我们能够估计星际区域中胞嘧啶的丰度。我们还进行了量子化学计算,以找出振动以及旋转跃迁的前体分子随着三个嘧啶基地。
2015-11-09 astro-ph.GA physics.chem-ph physics.gen-ph
Computational Insights into the Chemical Reaction Networks of C3H6O3,C3H7O3 and C2H5O2: Implications for the Interstellar Medium
在星际介质(ISM)中复杂有机分子的形成是天体化学和生命前化学的核心,因为这些物种可能作为生命所必需的生物分子的前体。虽然在ISM中尚未发现甘油醛(HOCH 2CH(OH)C(O)H,GCA),但在各种天文环境中存在结构相关的化合物表明它可能在星际条件下形成。在这项研究中,我们采用自动化反应发现工具AutoMeKin系统地探索气相化学反应网络(CRN)的C3 H6 O3(GCA),C3 H7 O3(氢化类似物),和C2 H5 O2。在wB 97 XD/Def 2-TZVPP理论水平上表征了反应途径,并使用竞争性规范统一统计(CCUS)模型计算了关键过程的速率系数,该模型考虑了多个动态瓶颈。我们的分析揭示了几个无障碍的途径,导致GCA或GCA和离去基团。值得注意的是,乙二醛(HCOHCO)和HOCHCH 2 OH自由基之间的反应,虽然还没有在ISM中检测到,被发现有效地产生GCA和甲酰基自由基。然而,除了上述的例外,大多数GCA形成通道导致高度振动激发的中间体,更有可能经历快速的单分子分解,而不是在典型的ISM条件下通过辐射发射来稳定。这些结果表明,虽然气相GCA的形成在化学上是可行的,但它可能是短暂的,难以直接检测。相比之下,甲醛、乙醇醛和(Z)-乙烯-1,2-二醇等替代产物在许多途径中占主导地位,并且与当前的天文观测结果更好地吻合。
2025-05-05 astro-ph.GA physics.chem-ph
Systematic Theoretical Study on the Interstellar Carbon Chain Molecules
为了进一步加深对星际分子基本化学的理解,我们对星际碳链Cn,H2 Cn,HcnN和CnX(X=N,O,Si,S,H,P,H-,N-)的稳定性进行了广泛的研究。这些分子约占所有已知星际和星周分子的20%,因此它们的高丰度需要引起严重关注。采用高水平从头算量子化学计算来准确地估计生成焓、化学反应性指数、全局硬度和柔软度以及这些分子的其他化学参数。还对这些分子种类的丰度进行了化学建模。在这89种分子中,有47种被天文学观测到,这些观测到的分子相对于该组的其他成员更稳定。在观察到的47个分子中,60%是奇数碳链。星际化学实际上不是由热力学驱动的,它主要取决于各种动力学参数。然而,我们发现奇数碳链的可检测性可能是相关的,因为它们比相应的偶数碳链更稳定。在此基础上,提出了各组下一个可能用于天文观测的碳链分子。动力学的影响,在这些碳链分子的形成也进行了讨论。
2016-09-20 astro-ph.GA astro-ph.SR
Atom Addition Formation of Thionylimide (HNSO) on Interstellar Dust Grains: Chemical routes requiring oxygen and nitrogen atom surface diffusion
University of Stuttgart(斯图加特大学);RIKEN Cluster for Pioneering Research(理化学研究所先导研究集群)
研究通过量子化学计算揭示HNSO在星际尘埃颗粒上的形成机制,表明氧和氮原子表面扩散在硫化学中起关键作用。
2026-02-04 astro-ph.GA physics.chem-ph
Spectral survey of the diffuse gas toward BL Lac in the Q band
Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Université(巴黎天文台,PSL研究大学,法国国家科学研究中心,索邦大学);National Radio Astronomy Observatory(美国国家射电天文台);Observatorio de Yebes (OY-IGN)(耶韦斯天文台(OY-IGN));Instituto de Física Fundamental, CSIC(基础物理研究所,西班牙高等科学研究委员会)
通过Q波段观测,研究揭示了BL Lac方向弥漫气体中多种复杂有机分子的化学组成及丰度,表明其化学过程与密集光解离区域相似。
2025-11-20 astro-ph.GA
Predicting Interstellar Object Chemodynamics with Gaia
该研究基于 Gaia DR3 去偏恒星族群预测星际天体速度与组成呈非高斯的化学动力学结构,并指出 Rubin Observatory 可验证这一分布。
2024-12-06 astro-ph.EP astro-ph.GA