分子云中$\rm ^{15}N$、$\rm ^{13}C$与自旋态化学的联合模型

我们提出一个用于分子云中碳与氮联合同位素分馏的气-冰化学新模型，其中碳与氮的同位素化学与自旋态化学的含时描述相耦合。我们更新了文献中若干同位素交换反应的速率系数，并在此给出一组同时涉及$\rm ^{13}C$与$\rm ^{15}N$取代分子的新交换反应。我们将该模型应用于一系列代表典型前恒星核中不同物理条件的零维模拟，探究各分子中同位素丰度比相对于元素同位素比随物理条件与时间的偏离。我们发现$\rm ^{12}C/^{13}C$比可因分子不同偏离元素比达数倍，且比值存在高度随时间变化的特征。例如$\rm HCN/H^{13}CN$比可依模拟时间取得小于10的值。$\rm ^{14}N/^{15}N$比倾向于保持在假定元素比约百分之十以内，且随物理条件无清晰趋势。含$\rm ^{13}C$分子与含$\rm ^{13}C$+$\rm ^{15}N$分子间的丰度比因新纳入的交换反应显示出稍增的分馏水平，但仍处于元素$\rm ^{14}N/^{15}N$比的数十个百分点内。我们的结果暗示前恒星核中存在同位素丰度比梯度，表明需详尽模拟方能正确解读同位素取代分子的观测，尤其考虑到给定分子的各种同位素形态未必示踪同一气体层。