Тримеризация ацетилена на поверхности карбида кремния в оболочках звезд АВГ: астрохимическая оценка

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Работа посвящена оценке вклада реакции тримеризации молекул ацетилена на поверхности частиц из карбида кремния (SiC) с образованием молекул бензола в содержание бензола в оболочках звезд асимптотической ветви гигантов (АВГ). Реакция внедрена в астрохимическую модель, с помощью которой выполнено моделирование в условиях, соответствующих оболочке звезды АВГ IRC+10216. По результатам моделирования показано, что реакция тримеризации ацетилена на поверхности SiC может эффективно протекать в условиях оболочек звезд АВГ и оказывать существенное влияние на содержание бензола, и, как следствие, других ароматических молекул. Учет тримеризации ацетилена может повысить содержание бензола в газе на порядок. Содержание бензола на поверхности пыли может быть на четыре порядка превышать оценки для газовой фазы, предсказанные моделью только с газофазными реакциями. Темпы образования бензола на поверхности SiC значительно превосходят темпы образования бензола в газе на ранних фазах пульсации звезды. Эффективность образования бензола в реакции тримеризации и его перехода в газ зависит от неизвестных на данный момент кинетических параметров реакции, в частности, от энергии десорбции образовавшейся молекулы бензола. Определение параметров реакции в будущем помогут провести более точное количественное моделирование.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. С. Мурга

ФГБУ Российской академии наук Институт астрономии

Автор, ответственный за переписку.
Email: murga@inasan.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. A.G.G.M. Tielens, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 46, 289 (2008).
  2. H. Dhanoa and J.M.C. Rawlings, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 440(2), 1786 (2014).
  3. M. Frenklach and E.D. Feigelson, Astrophys. J. 341, 372 (1989).
  4. I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 545, id. A12 (2012).
  5. E.R. Micelotta, A.P. Jones, and A.G.G.M. Tielens, Astron. and Astrophys. 510, id. A36 (2010).
  6. E.R. Micelotta, A.P. Jones, and A.G.G.M. Tielens, Astron. and Astrophys. 510, id. A37 (2010).
  7. D.S.N. Parker, F. Zhang, Y.S. Kim, R.I. Kaiser, A. Landera, V.V. Kislov, A.M. Mebel, and A.G.G.M. Tielens, Proc. Nat. Acad. Sci. 109(1), 53 (2012).
  8. H. Hirashita, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 407(1), L49 (2010).
  9. A.P. Jones, M. Köhler, N. Ysard, M. Bocchio, and L. Verstraete, Astron. and Astrophys. 602, id. A46 (2017).
  10. G.C. Sloan, K.E. Kraemer, M. Matsuura, P.R. Wood, S. D. Price, and M.P. Egan, Astrophys. J. 645(2), 1118 (2006).
  11. M.A.T. Groenewegen, P.R. Wood, G.C. Sloan, J.A. D.L. Blommaert, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 376(1), 313 (2007).
  12. A.B. Men'shchikov, Y. Balega, T. Blöcker, R. Osterbart, and G. Weigelt, Astron. and Astrophys. 368, 497 (2001).
  13. E. Lagadec, A.A. Zijlstra, G.C. Sloan, M. Matsuura, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 376(3), 1270 (2007).
  14. K.M. Hynes, T.K. Croat, and T.J. Bernatowicz, in 38th Annual Lunar and Planetary Science XXXVIII Conference, held March 12 16, 2007 in League City, Texas; LPI Contribution No. 1338, p. 1693 (2007).
  15. T. Bernatowicz, G. Fraundorf, T. Ming, E. Anders, B. Wopenka, E. Zinner, and P. Fraundorf, Nature 330(6150), 728 (1987).
  16. G.C. Sloan, E. Lagadec, A.A. Zijlstra, K.E. Kraemer, et al., Astrophys. J. 791(1), id. 28 (2014).
  17. J.M. Leisenring, F. Kemper, and G.C. Sloan, Astrophys. J. 681(2), 1557 (2008).
  18. B.T. Draine, D.A. Dale, G. Bendo, K.D. Gordon, et al., Astrophys. J. 663(2), 866 (2007).
  19. M.S. Khramtsova, D.S. Wiebe, P.A. Boley, and Y.N. Pavlyuchenkov, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 431(2), 2006 (2013).
  20. K.M. Sandstrom, A.D. Bolatto, C. Bot, B.T. Draine, et al., Astrophys. J. 744(1), id. 20 (2012).
  21. D.A. Garca-Hernández, IAU General Assembly, Meeting 29, id. 2254847 (2015).
  22. M. Otsuka, F. Kemper, J. Cami, E. Peeters, and J. Bernard-Salas, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 437(3), 2577 (2014).
  23. P. Merino, M. Švec, J.I. Martinez, P. Jelinek, et al., Nature Comm. 5, id. 3054 (2014).
  24. J.J. Bernal, P. Haenecour, J. Howe, T.J. Zega, S. Amari, and L.M. Ziurys, Astrophys. J. Letters 883(2), id. L43 (2019).
  25. T.Q. Zhao, Q. Li, B.S. Liu, R.K.E. Gover, P.J. Sarre, and A.S.C. Cheung, Phys. Chemistry Chemical Physics 18(5), 3489 (2016).
  26. C. Saggese, N.E. Sánchez, A. Frassoldati, A. Cuoci, T. Faravelli, M.U. Alzueta, and E. Ranzi, Energy and fuels 28(2), 1489 (2014).
  27. E.O. Pentsak, M.S. Murga, and V.P. Ananikov, ACS Earth and Space Chemistry 8(5), 798 (2024).
  28. E.G. Gordeev, E.O. Pentsak, and V.P. Ananikov, J. Amer. Chemical Soc. 142(8), 3784 (2020).
  29. N.F. Kleimeier, Y. Liu, A.M. Turner, L.A. Young, et al., Phys. Chemistry Chemical Physics 24(3), 1424 (2022).
  30. K. Willacy and I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 330, 676 (1998).
  31. G.H. Bowen, Astrophys. J. 329, 299 (1988).
  32. I. Cherchneff, IAU Symposium 178, 469 (1997).
  33. I. Cherchneff, Astron. and Astrophys. 526, id. L11 (2011).
  34. M. Asplund, N. Grevesse, A.J. Sauval, and P. Scott, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 47(1), 481 (2009).
  35. A.K. Speck, A.B. Corman, K. Wakeman, C.H. Wheeler, and G. Thompson, Astrophys. J. 691(2), 1202 (2009).
  36. V. Gómez-Llanos, C. Morisset, R. Szczerba, D.A. Garca-Hernández, and P. Garca-Lario, Astron. and Astrophys. 617, id. A85 (2018).
  37. H.P. Gail and E. Sedlmayr, Physics and Chemistry of Circumstellar Dust Shells (Cambridge, UK.: Cambridge Univ. Press, 2013).
  38. A.S. Ferrarotti and H.P. Gail, Astron. and Astrophys. 382, 256 (2002).
  39. C.M. Sharp and W.F. Huebner, Astrophys. J. Suppl. 72, 417 (1990).
  40. A. Laor and B.T. Draine, Astrophys. J. 402, 441 (1993).
  41. T.I. Hasegawa, E. Herbst, and C.M. Leung, Astrophys. J. Suppl. 82, 167 (1992).
  42. A.I. Vasyunin and E. Herbst, Astrophys. J. 762(2), id. 86 (2013).
  43. J.P. Fonfra, J. Cernicharo, M.J. Richter, and J.H. Lacy, Astrophys. J. 673(1), 445 (2008).
  44. P.A. Taylor, R.M. Wallace, C.C. Cheng, W.H. Weinberg, M.J. Dresser, W.J. Choyke, and J.T. Jr. Yates, J. Amer. Chemical Soc. 114(17), 6754 (1992).
  45. C.S. Carmer, B. Weiner, and M. Frenklach, J. Chemical Physics 99(2), 1356 (1993).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематическое изображение процесса последовательной аккреции молекул C2H2 на поверхность SiC и тримеризации с образованием бензола.

Скачать (63KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Содержание молекул в зависимости от расстояния от звезды (слева) и на расстоянии 2.2 R* в зависимости от фазы адиабатического остывания (справа). Сплошными линиями изображены результаты расчетов содержания молекул в газе с помощью модели без поверхностных реакций, штриховыми и пунктирными линиями — моделями с поверхностными реакциями, в которых энергия десорбции бензола с поверхности Ed принималась равной 4.5 и 1 эВ соответственно. Штрих-пунктирной линией (слева) обозначено содержание бензола на поверхности частиц SiC для модели с Ed = 4.5 эВ.

Скачать (187KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Темпы образования бензола в газе в зависимости от фазы адиабатического остывания на расстоянии 2.2 R*. Черным цветом обозначены темпы образования за счет протекания газовых реакций, синим — за счет тримеризации на поверхности пылинок. Стиль линий соответствуют тем же моделям, что и на рис. 2.

Скачать (118KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024