大质量前恒星核的氘化学动力学

$\rm N_2H^+$ 的高氘分馏水平（即 $\rm D_{frac}^{N_2H^+} \gtrsim 0.1$）常在前恒星核（PSCs）中观测到，且 $\rm N_2D^+$ 的探测是识别难以捉摸的大质量 PSCs 的一种有前景方法。然而，达到如此高氘化水平所需的物理与化学条件仍不确定，正如 PSCs 的 $\rm N_2H^+$ 与 $\rm N_2D^+$ 观测的诊断效用一样。我们执行一个大质量、湍流、磁化 PSC 的 3D 磁流体动力学模拟，并耦合一个复杂的氘化天体化学网络。尽管该核具有一些磁/湍流支撑，它在约一个自由落体时间内于引力下坍缩，这标志模拟的结束。我们的基准模型在此期间达到相对低的 $\rm D_{frac}^{N_2H^+} \sim 0.002$。我们随后研究初始 $\rm H_2$ 的正-仲比（$\rm OPR^{H_2}$）、温度、宇宙射线（CR）电离率、CO 与 N 族耗尽因子以及先前的 PSC 化学演化的效应。我们发现高 CR 电离率与高耗尽因子使模拟的 $\rm D_{frac}^{N_2H^+}$ 与绝对丰度在一个自由落体时间内匹配观测值。对于 $\rm OPR^{H_2}$，虽然较低的初始值有助于 $\rm D_{frac}^{N_2H^+}$ 的增长，但氘化的空间结构相比观测系统过于宽泛。对于一个具有升高 CR 电离率与显著重元素耗尽的示例模型，我们随后研究由其 $\rm N_2D^+$ 发射示踪的核的运动学与动力学性质。该核经历相当快速的坍缩，在其平均速度图中展现扰动运动学。尽管如此，由于磁支撑，基于其 $\rm N_2D^+$ 速度弥散，该核常表现为运动学子维里（sub-virial）。