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新疆天文台在尘埃表面化学方面取得研究进展
2018-10-09 12:05:00| 【 【打印】【关闭】

  新疆天文台天体化学组博士研究生陈龙飞在导师常强研究员指导下,完成了一项与尘埃表面化学相关的研究工作,文章已发表在英国《皇家天文学会月刊》(MNRAS,2018,479,2988)。 

  在天体化学模拟中,一般使用的尘埃半径为0.1um,在冷云核的物理环境下,尘埃的温度大约为10K,如此低的尘埃温度使其表面的分子不能高效移动。然而,在实际的星际介质中,尘埃有尺寸分布,这意味着有大量比0.1um还要小的尘埃。对于这些小尘埃,研究表明,它们上面的温度并不能用一个单一的值来表示,这种效应称之为尘埃的随机加热。尘埃的随机加热是由于其吸收了外界的光子携带能量,从而使其温度升高,且尘埃的随机加热对小尺寸的尘埃效果更显著。 

  科研人员计算并模拟了四种尺寸的尘埃,它们上面的温度起伏如下图一所示。 同时,还模拟了一个化学反应网络,它包含了653种分子和5942个反应。在尘埃的随机加热作用下,不同尘埃的温度又有很大的变化。那么,此时尘埃上面的化学会有什么变化呢?模拟结果如下图二,不同的尘埃上面的冰的组成成份随时间的变化。另外,研究者发现复杂有机分子HCOOCH3、CH3OCH3会在半径为0.01501um和0.00687um的小尘埃上面合成。由于在尘埃上面很难探测到这些复杂有机分子,下一步将计划通过增加一些解析机制,使尘埃上面的这些复杂有机分子解析到气相中,从而可以和观测做比较,来验证此模型的合理性。 

  文章链接:https://doi.org/10.1093/mnras/sty1525 

  

  图一:不同尺寸的尘埃上面的温度起伏。对于最大的尘埃它的随机加热并不明显,它的温度被设成一个单一的值,其它的尘埃则是吸收了不同能量的光子所带来的温度起伏。

  图二:不同尺寸尘埃上面的冰组成成份随时间变化。尘埃上面的冰组成主要是:H2OCOCO2CH4NH3H2COCH3OH等。不同尺寸的尘埃随机加热效应不同,导致不同尺寸的尘埃上面的冰组成成份不同。 

 

 

作者:蒋晨峰

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