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天体物理学 > 星系的天体物理学

arXiv:2507.10380 (astro-ph)
[提交于 2025年7月14日 ]

标题: 气相分子云中的元素丰度(GEMS)XI。 无恒星核心中HCN、HNC和N2H+同位素比的变化

标题: Gas-phase Elemental abundances in Molecular cloudS (GEMS) XI. The evolution of HCN, HNC, and N2H+ isotopic ratios in starless cores

Authors:A. Tasa-Chaveli, A. Fuente, G. Esplugues, D. Navarro-Almaida, Liton Majumdar, Prathap Rayalacheruvu, P. Rivière-Marichalar, M. Rodríguez-Baras
摘要: 同位素比率已被用作化学诊断工具,以研究太阳系中物质的起源。 我们在一个包含23个无恒星核心的大样本中确定了HCN、HNC和N2H+的同位素比率以及化学年龄,这些核心位于不同的环境中。 这项工作使用IRAM 30m数据来限制HCN、HNC和N2H+的D/H比率以及HCN和HNC的14N/15N比率。 观测到的丰度已使用化学代码DNAUTILUS 2.0进行建模。 在所有样本核心中都检测到了氘化化合物,DNC/HNC、DCN/HCN和N2D+/N2H+的平均值分别为0.054$\pm$0.019,0.036$\pm$0.033,以及0.15$\pm$0.11。 氘化分数(Dfrac)与温度呈弱相关性,并且存在较大的离散度,这反映了其他因素如核心演化也可能起重要作用。 我们的化学模型能够在Taurus中0.2-0.3 Myr和Perseus及Orion中0.3-0.5 Myr内再现所有观测值。 发现HCN/HC15N(430$\pm$120)与HNC/H15NC(296$\pm$64)之间的14N/15N同位素比率不同。 我们发现这些比率与氘化分数之间没有相关性,但报告了与温度的弱相关性。 HCN、HNC和N2H+的Dfrac可以作为无恒星核心演化的示踪物,只要物理参数得到良好约束。 HCN/HC15N和HNC/H15NC的比率与Dfrac不相关,表明检测到的变化与核心演化阶段无关。 我们样本中HCN/HC15N比率的平均值显著高于原恒星和原行星盘中测得的值,这可能表明氮同位素分馏过程发生在原恒星阶段。
摘要: Isotopic ratios have been used as chemical diagnostics to investigate the origin of the material in the Solar System. We have determined the HCN, HNC, and N2H+ isotopic ratios and the chemical age in a large sample of 23 starless cores located in different environments. This work uses IRAM 30m data to constrain the D/H ratio of HCN, HNC, and N2H+ as well as the 14N/15N ratio of HCN and HNC. The observed abundances have been modeled using the chemical code DNAUTILUS 2.0. Deuterated compounds are detected in all of our sample cores, with average DNC/HNC, DCN/HCN, and N2D+/N2H+ values of 0.054$\pm$0.019, 0.036$\pm$0.033, and 0.15$\pm$0.11, respectively. The deuterium fractions (Dfrac) show a weak correlation with temperature and a large scatter that reflects that other factors such as core evolution could also play a significant role. Our chemical model is able to reproduce all the observed values with 0.2-0.3 Myr in Taurus and 0.3-0.5 Myr in Perseus and Orion. The 14N/15N isotopic ratio is found to be different between HCN/HC15N (430$\pm$120) and HNC/H15NC (296$\pm$64). We find no correlation between these ratios and the deuterium fractions, but we report a weak correlation with temperature. The Dfrac of HCN, HNC, and N2H+ can be used as evolutionary tracers of starless cores as long as the physical parameters are well constrained. The HCN/HC15N and HNC/H15NC ratios are not correlated with Dfrac, suggesting that the detected variations are not correlated with the core evolutionary stage. The average value of the HCN/HC15N ratio in our sample is significantly higher than the values measured in protostars and protoplanetary disks, possibly indicating that nitrogen fractionation processes are taking place during the protostellar phase.
评论: 已接受发表于《天文学与天体物理学》:22页,17幅图
主题: 星系的天体物理学 (astro-ph.GA) ; 地球与行星天体物理学 (astro-ph.EP)
引用方式: arXiv:2507.10380 [astro-ph.GA]
  (或者 arXiv:2507.10380v1 [astro-ph.GA] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.10380
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Aitana Tasa-Chaveli [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 7 月 14 日 15:20:20 UTC (593 KB)
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