[论文解读] Astronomical detection of the cyanobutadiynyl radical C5N

M. Guélin, N. Neininger+1 more|arXiv (Cornell University)|May 8, 1998

Astrophysics and Star Formation Studies被引用 6

一句话总结

本论文通过射电光谱法首次在暗云TMC-1中探测到氰丁二炔基自由基C5N，并在周星包层IRC+10216中获得其疑似探测结果。C5N的丰度比HC5N低两个数量级，这一发现对现有的气相化学模型构成挑战，而HC3N与C3N的丰度比则与理论预测基本相符。

ABSTRACT

We report the detection of the elusive carbon-chain radical C5N in the dark cloud TMC1 and its tentative detection in the circumstellar envelope IRC+10216. C5N appears to be two orders of magnitude less abundant than the related molecule HC5N and much less abundant than expected from current gas phase chemistry models. In comparison the HC3N to C3N abundance ratio is of the order of 10, in reasonable agreement with model predictions. We have also detected in IRC+10216 two lines arising from the C3H radical in its excited nu_4=1 state.

研究动机与目标

• 在星际空间探测到难以捉摸的碳链自由基C5N。
• 研究C5N在星际环境中相对于HC5N和HC3N等类似物种的丰度。
• 检验当前气相化学模型对碳链自由基形成过程的预测。
• 探索周星包层中C3H的激发态。
• 确定C5N是通过气相反应形成，还是需要表面颗粒过程参与。

提出的方法

• 利用IRAM 30米射电望远镜进行射电天文观测，以探测TMC-1和IRC+10216中C5N的转动能级跃迁。
• 通过分析光谱线识别C5N的转动能级跃迁，特别是J=11.5–10.5跃迁。
• 将观测到的谱线强度与合成光谱进行比较，以推导柱密度和丰度。
• 在IRC+10216中也探测并分析了C3H自由基的激发态跃迁（nu_4=1）。
• 通过比较C5N、HC5N和HC3N的柱密度计算丰度比。
• 利用化学模型解释观测到的丰度差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过射电天文方法探测到星际云中的氰丁二炔基自由基C5N？
• RQ2 在TMC-1和IRC+10216中，C5N相对于HC5N和HC3N的相对丰度是多少？
• RQ3 观测到的C5N丰度是否与当前气相化学模型的预测一致？
• RQ4 在IRC+10216中观测到的C3H谱线是否与nu_4=1振动态的发射一致？
• RQ5 丰度比表明了什么关于星际中碳链自由基形成路径的信息？

主要发现

• 通过110.6 GHz处的转动能级跃迁，C5N自由基在暗云TMC-1中被明确探测到。
• 在周星包层IRC+10216中也获得了C5N的疑似探测结果。
• 在TMC-1中，C5N的丰度约为HC5N的两倍数量级低。
• 观测到的C5N丰度显著低于当前气相化学模型的预测值。
• 在TMC-1中，HC3N与C3N的丰度比约为10，与模型预测基本相符。
• 在IRC+10216中探测到两条来自C3H自由基nu_4=1激发态的发射线，表明存在非热激发或高温激发条件。