星际冰中复杂有机分子形成开端的观测

我们研究孤立致密分子核以探究星际冰中复杂有机分子形成的开端。通过对三个正在形成低质量恒星的核(B59、B335 和 L483)以及一个无星核(L694-2)取样,我们获得了指向九颗背景恒星与五个年轻恒星天体(YSOs;A_K ~0.5 - 4.7)的视线。这些恒星在 2-5 $\mu$m 波段由 NASA 红外望远镜设施(IRTF)所获光谱同时显示了来自 H$_2$O(3.0 $\mu$m)、CH$_3$OH(C-H 伸缩模,3.53 $\mu$m)和 CO(4.67 $\mu$m)冰核的特征。CO 冰由九颗恒星示踪,其中五颗显示出由于 CO 与极性冰(CO$_r$,推测为 CH$_3$OH)混合所致的长波翼。其中两条视线还独立探测到 CH$_3$OH。对此我们发现,来自 L483 与 L694-2 的 CH$_3$OH:CO$_r$ 比值分别为 0.55$\pm$0.06 与 0.73$\pm$0.07。通过指向背景恒星的视线首次同时探测到 CO 与 CH$_3$OH,从观测上约束了 CO 向 CH$_3$OH 冰的转化。沿这些视线大部分 CO 存在于气相中,且 $\leq$15% 的 CO 冻结。然而,CH$_3$OH 冰相对 CO 丰度很高(~50%)且主要作为富 CH$_3$OH 的 CO 冰层存在。仅小部分视线含有 CH$_3$OH 冰,推测为密度最高者。CO 向 CH$_3$OH 的高转化率可解释后期 I 类低质量 YSO 包层中发现的 CH$_3$OH 冰丰度(CH$_3$OH:CO$_r$ ~ 0.5-0.6)。对于高质量 YSO 与一个 0 类 YSO,该比值变化显著,意味着局部变化会影响冰的形成。巨大的 CH$_3$OH 冰丰度表明,复杂有机分子的形成很可能发生在前恒星阶段的冷环境中,而无须更高能粒子相互作用(如宇宙射线)。