modeling methanol and hydride formation in the JWST Ice Age era
星系天体物理
2025-03-26 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
(Abridged) JWST 观测测量了指向 Chamaeleon I 云中两个高度遮蔽场星的冰成分。观测到的 H2O 冰带在 3 微米长波段端的消失亮度可归因于 CH3OH 与氨水合物的混合物，这表明 CH3OH 冰可能是在富含水且 CO 未显著耗竭的环境中形成的。实验室实验和量子化学计算表明，CH3OH 可通过粒子表面反应 CH3+OH 和/或 C+H2O 形成于水富集的冰中。然而，迄今为止尚未开展专门的化学建模来检验其效率及其对所用 astro化学代码的依赖性。我们使用一组 astro化学代码 (MAGICKAL、MONACO、Nautilus、UCLCHEM 和 KMC 模拟) 对 Chamaeleon I 云中的冰化学进行建模，以测试不同代码架构和假设冰化学的影响。我们的模型表明，JWST 冰观测在气体密度 >1e5 cm-3 且坍缩时间 >1e5 yr 时得到更好的再现。CH3OH 冰主要 (>99%) 通过 CO 氢化形成。反应 CH3+OH 和 C+H2O 的贡献可忽略不计。CO2 冰可通过 CO+OH 或 CO+O 形成，但 KMC 模拟显示尽管 CO+O 表面反应的速率常数较低，这两种机制仍然高效。对于所有代码 except UCLCHEM，CH4 均严重不足产出。冰的丰富度在 Tdust<12 K 时存在显著差异，这是由于在如此低的 Tdust 下，扩散化学在非扩散化学中占据主导地位。这可能解释了 Chamaeleon I 及其他致密核对冰化学组成保持相对恒定的现象，尽管探测到的视觉遮蔽度不同。
引用
@article{arxiv.2502.10123,
title = {Modelling methanol and hydride formation in the JWST Ice Age era},
author = {Izaskun Jiménez-Serra and Andrés Megías and Joseph Salaris and Herma Cuppen and Angèle Taillard and Miwha Jin and Valentine Wakelam and Anton I. Vasyunin and Paola Caselli and Yvonne J. Pendleton and Emmanuel Dartois and Jennifer A. Noble and Serena Viti and Katerina Borshcheva and Robin T. Garrod and Thanja Lamberts and Helen Fraser and Gary Melnick and Melissa McClure and Will Rocha and Maria N. Drozdovskaya and Dariusz C. Lis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.10123},
year = {2025}
}
备注
Accepted in A&A