第一静核相中的晶粒生长及其化学影响

第一静核（FHSC）相是原恒星演化中一个难以探测的短暂阶段。我们的目标是表征 FHSC 形成期间气体和尘埃的化学演化。此外，我们首次利用 3D 磁流体力学（MHD）模拟分析晶粒生长在其化学中的作用。我们使用 $\texttt{NAUTILUS}$ 和 $\texttt{SHARK}$ 代码对来自 $\texttt{RAMSES}$ 非理想 MHD 模拟的 $2\times10^{5}$ 个示踪粒子进行了后处理，以在整个模拟过程中跟踪化学和晶粒生长。我们观察到了显著的化学继承，因为模拟结束时热核中大部分 C、O、N 和 S 储库的气相丰度与恒星前阶段的冰相丰度相匹配。此外，诸如甲酸甲酯、乙醛和甲酰胺等星际复杂有机分子在升温过程中形成。热核（$n_{\rm H}>10^{11}\ {\rm cm^{-3}}$）中的典型晶粒尺寸在最后 30 kyr 期间增长了四十倍，对其化学成分的影响可以忽略不计。在中等密度（$10^{10}<n_{\rm H}<10^{11}\ {\rm cm^{-3}}$）和冷温度 $15<T<50$ K 下，晶粒尺寸的增大会延迟分子耗竭。最后，在低密度（$n_{\rm H}\sim10^{7}\ {\rm cm^{-3}}$）下，晶粒没有显著生长。我们还将我们的结果与一个两步模型进行了比较，该模型很好地再现了 C 和 O 储库的丰度，但未能再现 N 和 S 储库的丰度。我们得出结论：FHSC 的化学成分在很大程度上由其母恒星前核的化学成分决定；chemo-MHD 计算是准确预测主要 N 和 S 元素储库丰度所必需的；并且晶粒生长在中等密度区域延迟耗竭的影响允许将丰度比用作晶粒生长的代理指标。