致密分子云中碳分馏的气-粒模型
星系天体物理
2020-10-07 v1
摘要
冷分子云中含碳分子通过多次观测显示出不同程度的同位素分馏。为理解此类效应，我们开发了一个包含更新后的 13C 分馏反应（也包括 15N、18O 和 34S 的相应反应）的气-粒化学模型。对于致密云典型的化学年龄，我们的标称模型导致两个 13C 储库：CO 以及源自 CO 的物种（主要为 s-CO 和 s-CH3OH）以及气相中的 C3。标称模型导致 C3、c-C3H2 和 C2H 的强烈富集，与观测矛盾。当 C3 与氧原子反应时，各种观测与模拟之间的总体一致性相当好，显示出因物种而异的可变 13C 分馏水平。或者，氢原子反应对 C2H、c-C3H2 和 C2S 的两种非等价同位素体产生显著的相对 13C 分馏效应。由于存在若干重要的分馏反应，一些含碳物种富集 13C，特别是 CO，从而耗竭气相中的原子 13C。这导致在颗粒表面形成的 CH4 中 13C 耗竭，而在太阳系中（特别是土卫六上）的 CH4 未观测到该效应。这似乎表明在分子云坍缩形成原恒星盘以及行星形成之间发生了物质转化。或者意味着黏附到颗粒上的原子碳与颗粒上已有物种反应，生成极少量 CH4。
引用
@article{arxiv.2008.13411,
title = {Gas-grain model of carbon fractionation in dense molecular clouds},
author = {Jean-Christophe Loison and Valentine Wakelam and Pierre Gratier and Kevin M. Hickson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.13411},
year = {2020}
}
备注
Accepted in MNRAS. 33 pages, 15 figures