ВЛИЯНИЕ ВАРИАЦИИ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ГАЗА НА МОЛЕКУЛЯРНУЮ КИНЕТИКУ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Низкая эффективность перемешивания металлов в межзвездном газе приводит к тому, что в среде долгое время сохраняются неоднородности в их пространственном распределении. В работе изучено влияние вариаций элементного состава на химическую эволюцию молекулярного газа, остывающего за фронтами ударных волн от сверхновых. Выполнено численное моделирование неравновесной химической кинетики для лагранжева элемента газа под действием ударных волн со скоростями 5–15 км/с. Распространенность углерода и кислорода варьировалась в пределах ±0.3 dex от характерных значений для межзвездной среды Галактики. Обнаружены значительные отклонения концентраций некоторых молекул, не пропорциональные изменению распространенности соответствующих химических элементов. Причем эти отклонения заметно превышают исходные вариации обилий элементов. Исследована зависимость отклонения содержания молекул от свойств газа и внешнего воздействия: плотности газа, потока ультрафиолетового излучения, скорости ионизации космическими лучами и значения коэффициента экстинкции. При вариации содержания кислорода δ[O/H] ~ ±0.3 dex концентрация молекул воды отклоняется от соответствующей величины при эволюции для межзвездного содержания в ~ 3–50 раз. Отклонения наиболее значительны при экстинкции AV ~ 0.3–3. Обсуждается важность вариаций для химической кинетики молекул в областях звездообразования.

Об авторах

О. П. Воробьев

Физический институт им. П. Н. Лебедева

Email: vorobev.op@phystech.edu
Москва, Россия

Е. О. Васильев

Физический институт им. П. Н. Лебедева

Email: eugstar@mail.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. M.A. de Avillez and M.-M. Mac Low, 581, 1047 (2002), arXiv:astro-ph/0208441.
  2. E.A. Karitskaya, N.G. Bochkarev, V.V. Shimansky, and G.A. Galazutdinov, in Why Galaxies Care about AGB Stars II: Shining Examples and Common Inhabitants, Proc. of a Conference held at University Campus, Vienna, Austria, 16–20 August 2010; edited by F. Kerschbaum, T. Lebzelter, and R. F. Wing (San Francisco: ASP Press, 2011), ASP Conf. Ser. 445, 335 (2011).
  3. N.G. Bochkarev, E.A. Karitskaya, V.V. Shimanskii, and G.A. Galazutdinov, Astron. Nachricht. 334(8), 835 (2013).
  4. L. Blitz and F.H. Shu, 238, 148 (1980).
  5. S.A. Khoperskov, E.O. Vasiliev, D.A. Ladeyschikov, A.M. Sobolev, and A.V. Khoperskov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 455, 1782 (2016), arXiv:1508.04966 [astro-ph.GA].
  6. M. Chevance, M.R. Krumholz, A.F. McLeod, E.C. Ostriker, E.W. Rosolowsky, and A. Sternberg, in Protostars and Planets VII, Proc. of a Conference held 10–15 April 2023 at Kyoto, Japan; edited by S.-i. Inutsuka, Y. Aikawa, T. Muto, K. Tomida, and M. Tamura (San Francisco: ASP Press, 2023), ASP Conf. Ser. 534, 1 (2023), arXiv:2203.09570 [astro-ph.GA].
  7. E.O. Vasiliev and Y.A. Shchekinov, Astron. Rep. 60(10), 924 (2016).
  8. T.J. Satterfield, A.M. Katz, A.R. Sibley, G.M. MacAlpine, and A. Uomoto, Astron. J. 144(1), id. 27 (2012), arXiv:1205.5737 [astro-ph.SR].
  9. W. Baade and R. Minkowski, 119, 206 (1954).
  10. S. van den Bergh, 165, 457 (1971).
  11. M. Peimbert and S. van den Bergh, 167, 223 (1971).
  12. R.A. Chevalier and R.P. Kirshner, 233, 154 (1979).
  13. E.V. Gotthelf, B. Koralesky, L. Rudnick, T.W. Jones, U. Hwang, and R. Petre, Letters 552, L39 (2001), arXiv:astro-ph/0104161.
  14. R.A. Fesen, J.A. Zastrow, M.C. Hammell, J.M. Shull, and D.W. Silvia, 736(2), id. 109 (2011), arXiv:1105.3970 [astro-ph.GA].
  15. H. Itoh, Publ. Astron. Soc. Japan 33, 1 (1981).
  16. K.J. Borkowski and J.M. Shull, 348, 169 (1990).
  17. R.S. Sutherland and M.A. Dopita, 439, 381 (1995).
  18. D. Docenko and R.A. Sunyaev, Astron. and Astrophys. 509, id. A59 (2010), arXiv:0806.1801 [astro-ph].
  19. J. Rho, J.W. Hewitt, A. Boogert, M. Kaufman, and A. Gusdorf, 812, id. 44 (2015), arXiv:1508.07245 [astro-ph.GA].
  20. T.-Y. Tu, Y. Chen, and Q.-C. Liu, 978, id. 83 (2025), arXiv:2411.09138 [astro-ph.GA].
  21. P. Zhou, G.-Y. Zhang, X. Zhou, M. Arias, et al., 931, id. 144 (2022).
  22. T. Grassi, S. Bovino, D.R.G. Schleicher, J. Prieto, D. Seifried, E. Simoncini, and F.A. Gianturco, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 439, 2386 (2014).
  23. S.C.O. Glover, C. Federrath, M.M. Mac Low, and R.S. Klessen, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 404, 2 (2010), arXiv:0907.4081 [astro-ph.SR].
  24. D. Hollenbach and C.F. McKee, Suppl. 41, 555 (1979).
  25. S.C.O. Glover, 584, 331 (2003), arXiv:astro-ph/0210493.
  26. S.C.O. Glover and A.K. Jappsen, 666, 1 (2007), arXiv:0705.0182 [astro-ph].
  27. B.T. Draine, Suppl. 36, 595 (1978).
  28. H.J. Habing, Bull. Astron. Inst. Netherland 19, 421 (1968).
  29. B.T. Draine and F. Bertoldi, 468, 269 (1996), arXiv:astro-ph/9603032.
  30. J.S. Mathis, W. Rumpl, and K.H. Nordsieck, 217, 425 (1977).
  31. L. Spitzer, Jr. and M.G. Tomasko, 152, 971 (1968).
  32. A.E. Glassgold and W.D. Langer, 193, 73 (1974).
  33. A. Dalgarno, Proc. of the National Academy of Science 103(33), 12269 (2006).
  34. M. Padovani, D. Galli, and A.E. Glassgold, Astron. and Astrophys. 501, 619 (2009), arXiv:0904.4149 [astro-ph.SR].
  35. B.B. Nath, N. Gupta, and P.L. Biermann, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 425, L86 (2012), arXiv:1204.4239 [astro-ph.GA].
  36. D.A. Neufeld and M. G. Wolfire, 845, id. 163 (2017), arXiv:1704.03877 [astro-ph.GA].
  37. D.N. Kosenko, S.A. Balashev, P. Noterdaeme, J.K. Krogager, R. Srianand, and C. Ledoux, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 505, 3810 (2021), arXiv:2103.10676 [astro-ph.GA].
  38. S. Bialy, S. Belli, and M. Padovani, Astron. and Astrophys. 658, id. L13 (2022), arXiv:2111.06900 [astro-ph.GA].
  39. D.N. Kosenko and S.A. Balashev, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 525, 2820 (2023), arXiv:2309.01600 [astro-ph.GA].
  40. K.R. Sembach, J.C. Howk, R.S.I. Ryans, and F.P. Keenan, 528, 310 (2000), arXiv:astro-ph/9908051.
  41. N. Przybilla, M.-F. Nieva, and K. Butler, Letters 688, L103 (2008), arXiv:0809.2403 [astro-ph].
  42. K.V. Bychkov and S.B. Pikelner, Soviet Astron. Letters 1, 14 (1975).
  43. S. Cazaux, V. Cobut, M. Marseille, M. Spaans, and P. Caselli, Astron. and Astrophys. 522, id. A74 (2010), arXiv:1007.1061 [astro-ph.SR].
  44. H.C. van de Hulst, Optics of spherical particles, Ph.D. Thesis (Utrecht, 1946); Recherches Astronomiques de l’Observatoire d’Utrecht 11, 1 (1946).
  45. W.H. McCrea and D.McNally, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 121, 238 (1960).
  46. R.J. Gould and M. Harwit, 137, 694 (1963).
  47. D.J. Hollenbach, M.W. Werner, and E.E. Salpeter, 163, 165 (1971).
  48. D.A. Williams, T.W. Hartquist, and D.C.B. Whittet, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 258, 599 (1992).
  49. D.C.B. Whittet, P.A. Gerakines, A.G.G.M. Tielens, A.J. Adamson, et al., Letters 498, L159 (1998).
  50. K.M. Pontoppidan, E.F. van Dishoeck, and E. Dartois, Astron. and Astrophys. 426, 925 (2004), arXiv:astro-ph/0407316.
  51. T.I. Hasegawa, E. Herbst, and C.M. Leung, Suppl. 82, 167 (1992).
  52. S.B. Charnley, S.D. Rodgers, and P. Ehrenfreund, Astron. and Astrophys. 378, 1024 (2001).
  53. P. Caselli, T.I. Hasegawa, and E. Herbst, 408, 548 (1993).
  54. B.T. Draine, W.G. Roberge, and A. Dalgarno, 264, 485 (1983).
  55. I. Jiménez-Serra, P. Caselli, J. Martn-Pintado, and T.W. Hartquist, Astron. and Astrophys. 482, 549 (2008), arXiv:0802.0594 [astro-ph].
  56. A. Gusdorf, T. Giannini, D.R. Flower, B. Parise, R. Güsten, and L.E. Kristensen, Astron. and Astrophys. 532, id. A53 (2011), arXiv:1108.3692 [astro-ph.GA].
  57. D. Hollenbach and C.F. McKee, 342, 306 (1989).
  58. D.A. Neufeld and G.J. Melnick, 322, 266 (1987).
  59. D. Hollenbach, M.J. Kaufman, E.A. Bergin, and G.J. Melnick, 690, 1497 (2009), arXiv:0809.1642 [astro-ph].
  60. T.G. Phillips, E.F. van Dishoeck, and J. Keene, 399, 533 (1992).
  61. E.A. Bergin, G.J. Melnick, and D.A. Neufeld, 499, 777 (1998), arXiv:astro-ph/9803330.
  62. C.P. Dullemond, A. Juhasz, A. Pohl, F. Sereshti, R. Shetty, T. Peters, B. Commercon, and M. Flock, RADMC-3D: A multi-purpose radiative transfer tool, Astrophys. Source Code Library, record ascl:1202.015 (2012).
  63. E.B. Jenkins, 700, 1299 (2009), arXiv:0905.3173 [astro-ph.GA].
  64. D.C.B. Whittet, 710, 1009 (2010), arXiv:0912.3298 [astro-ph.GA].
  65. K. Kifonidis, T. Plewa, H.T. Janka, and E. Müller, Letters 531, L123 (2000), arXiv:astro-ph/9911183.
  66. L.B. Lucy, I.J. Danziger, C. Gouiffes, and P. Bouchet, Structure and Dynamics of the Interstellar Medium, Proc. of IAU Colloq. 120, held on the Occasion of Guido’s Jubilee in Granada, Spain, April 17–21, 1989; edited by G. Tenorio-Tagle, M. Moles, and J. Melnick (Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 1989), Lectures Notes in Physics 350, 164 (1989).
  67. P. Todini and A. Ferrara, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 325, 726 (2001), arXiv:astro-ph/0009176.
  68. T. Nozawa, T. Kozasa, H. Umeda, K. Maeda, and K. Nomoto, 598, 785 (2003), arXiv:astro-ph/0307108.
  69. S. Bianchi and R. Schneider, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 378, 973 (2007), arXiv:0704.0586 [astro-ph].
  70. B.B. Nath, T. Laskar, and J.M. Shull, 682, 1055 (2008), arXiv:0804.3472 [astro-ph].
  71. J.D. Slavin, E. Dwek, and A.P. Jones, Astrophys. J. 803, id. 7 (2015), arXiv:1502.00929 [astro-ph.GA].
  72. F. Kirchschlager, F.D. Schmidt, M.J. Barlow, E.L. Fogerty, A. Bevan, and F.D. Priestley, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 489, 4465 (2019), arXiv:1908.10875 [astro-ph.SR].
  73. J.D. Slavin, E. Dwek, M.-M. Mac Low, and A. S. Hill, Astrophys. J. 902, id. 135 (2020), arXiv:2009.01895 [astro-ph.HE].
  74. E.O. Vasiliev and Y.A. Shchekinov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 527, 8755 (2024), arXiv:2308.03106 [astro-ph.GA].
  75. R.P.A. Bettens, H.H. Lee, and E. Herbst, Astrophys. J. 443, 664 (1995).
  76. E.A. Bergin, P.F. Goldsmith, R.L. Snell, and W D. Langer, Astrophys. J. 482, 285 (1997).
  77. P. Pratap, J E. Dickens, R.L. Snell, M.P. Miralles, E A. Bergin, W.M. Irvine, and F.P. Schloerb, Astrophys. J. 486, 862 (1997).
  78. R. Terzieva and E. Herbst, Astrophys. J. 501, 207 (1998).
  79. B.T. Draine, Astrophys. J. 241, 1021 (1980).
  80. M.J. Kaufman and D.A. Neufeld, Astrophys. J. 456, 250 (1996).
  81. D.R. Flower and G. Pineau Des Forêts, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 406(3), 1745 (2010).
  82. B. Godard, G. Pineau des Forêts, P. Lesaffre, A. Lehmann, A. Gusdorf, and E. Falgarone, Astron. and Astrophys. 622, id. A100 (2019), arXiv:1901.04273 [astro-ph.GA].
  83. D.R. Flower and G. Pineau des Forets, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 268(3), 724 (1994).
  84. J. Rho, J.W. Hewitt, J. Bieging, W.T. Reach, M. Andersen, and R. Güsten, Astrophys. J. 834, id. 12 (2017), arXiv:1610.05459 [astro-ph.GA].
  85. N. Chartab, A. Cooray, J. Ma, H. Nayyeri, et al., Nature Astron. 6, 844 (2022), arXiv:2201.07478 [astro-ph.GA].
  86. S. Charlot and M. Longhetti, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 323, 887 (2001), arXiv:astroph/0101097.
  87. L.S. Pilyugin and E.K. Grebel, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 457, 3678 (2016), arXiv:1601.08217 [astro-ph.GA].
  88. E. Pérez-Montero and T. Contini, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 398, 949 (2009), arXiv:0905.4621 [astro-ph.CO].
  89. C.C. Steidel, G.C. Rudie, A.L. Strom, M. Pettini, et al., Astrophys. J. 795, id. 165 (2014), arXiv:1405.5473 [astro-ph.GA].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).