99
Intersztelláris anyag Lyra gyűrűsköd (M57)

Intersztelláris anyag

  • Upload
    stasia

  • View
    44

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Intersztelláris anyag. Lyra gyűrűsköd (M57). INTERSZTELLÁRIS ANYAG. spirálgalaxisban: 10% irreguláris galaxisban: 50%. fényabszorpció fényszórás polarizáció. fényabszorpció. GÁZ 99%. POR 1% (nem gömb alak, 1 m m). széntartalmú. fémes szilikát. Csillagközi gáz. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Intersztelláris anyag

Intersztelláris anyag

Lyra gyűrűsköd(M57)

Page 2: Intersztelláris anyag

INTERSZTELLÁRIS ANYAG

fényabszorpciófényszóráspolarizáció

GÁZ99%

POR1%

(nem gömb alak, 1 m)

széntartalmú fémes szilikát

fényabszorpció

-spirálgalaxisban: 10%-irreguláris galaxisban: 50%

Page 3: Intersztelláris anyag

Csillagközi gáz

• A csillagközi anyagnak 99%-a gáz

• A gáz/por arány mindenütt egyforma: ahol sok a por ott sok a gáz is

• a csillagközi gáz túlnyomórészt semleges hidrogén

• molekuláris, atomos vagy ionizált formában fordul elő

– HI: 21 cm-es rádiósugárzás

– HII: Balmer-sorozat

– H2: rotációs spektrum közeli IR-tartományban

Page 4: Intersztelláris anyag

Csillagközi por

• Csillagközi anyagnak csak 1%-át adja, mégis igen nagy jelentőségű

• megnyúlt, tű alakú kristályok

• grafitszemcsék vagy szilikátszemcsék, jégburokkal

• elnyeli, szórja és polarizálja a csillagok fényét

• felületükön kémiai reakciók játszódnak le („katalizátorok”)

Page 5: Intersztelláris anyag

Intersztelláris porszemcse kialakulása

Nem illékony szerves molekulák

Szemcsék egy diffúz intersztelláris felhőben

Nem illékonyszerves

molekulák

Page 6: Intersztelláris anyag

INTERSZTELLÁRIS ANYAG

Felhőközi anyag Felhő

Forró komp.T~106 K

n ~0,001 cm-3

Meleg komp.T~104 K

n ~0,1 cm-3

Diffúz felhőT~50-100 K

n ~1-100 cm-3

MolekulafelhőT~10 K

n >103 cm-3

Page 7: Intersztelláris anyag

Forró felhőközi komponens

• forró, ritka, ionizált

• létezését 1956-ben Lyman Spitzer jósolta meg

• nincs termodinamikai egyensúlyban

• T~106 K (kinetikus hőmérséklet)

• anyagsűrűség ~ 0,001 cm-3

• többszörösen ionizált atomok abszorpciós vonalai UV-tartományban, illetve UV- és röntgen emisszió

Page 8: Intersztelláris anyag

Meleg felhőközi komponens

• a felhőközi anyag tömegének csak kis hányadát foglalja

magában, de térfogata jelentős

• T~104 K

• anyagsűrűség: ~0,1 cm-3

• optikai emisszió, HI területek

Page 9: Intersztelláris anyag

Diffúz felhő

• felhőkben a csillagközi anyag tömegének 80%-a koncentrálódik

• T= 50-100 K

• anyagsűrűség: 1-100 cm-3

• semleges H van jelen (HI régiók)

Page 10: Intersztelláris anyag

Molekulafelhő

• hidegebb, sűrűbb

• T ~ 10 K

• anyagsűrűség: >100 cm-3

• porszemcsék leárnyékolják az UV-sugárzást, felületükön megkötik a

H-atomokat, amelyek így nagyobb valószínűséggel alakulhatnak H2

molekulákká

• Más molekulákat is tartalmaznak (táblázat később)

Page 11: Intersztelláris anyag

Molekulafelhők alaktípusai

Típus 

Méret TömegPélda

 (pc) (MNap)

globula 0,1-0,3 1-500 B335

sűrű mag 0,1-0,3 1-100 L1551

sötét filament 1-10 100-1000 L1755

sötét mag 1-3 100-104 L1686

óriás filament 3-10 104 -105  L1641

óriás mag 1-3 104 -105  L1630*

• óriási filamentek gyakran tartalmaznak globulákat hossztengelyük mentén egyenletesen elosztva

• globulák belsejében több sűrű mag lehet• HIERACHIKUS SZERKEZET

*Lynds, Beverly T.: Catalogue of Dark Nebulae, Astrophysical Journal Supplement, vol. 7, p.1 (1962)

Page 12: Intersztelláris anyag

Bok-globula

HII régió az IC2944* emissziós ködben, csillag-születési terület

Nevét Bart Bok csillagász után kapta, aki 1940-ben javasolta, hogy ezek a globulák lehetnek a csillag-bölcsők.• 5900 fé távolság• 1,4 fé méretű felhők• Együtt 15 MNap

*Index Catalogue

Page 13: Intersztelláris anyag

L1641 – óriási filament az Orion-ködben

benne láthatók a magok

Page 14: Intersztelláris anyag

L1551 – sűrű magokcsillagalakulási régió a Taurus- Auriga csillagalakulási komplexumban

Page 15: Intersztelláris anyag

Ködök csoportosítása

Emissziós ködökReflexiós ködök

Planetáris ködök

Világító ködökSötét ködök

HII régiók SN maradvány Cirkumsztellárisködök

Page 16: Intersztelláris anyag

Ködök csoportosítása

Emissziós ködökReflexiós ködök

Planetáris ködök

Világító ködökSötét ködök

HII régiók SN maradvány Cirkumsztellárisködök

Page 17: Intersztelláris anyag

Bernard 62 sötét köd aKígyótartó csillagképben

Page 18: Intersztelláris anyag

Sötét köd: Lófej köd

Lófej-köd(Orion)

Page 19: Intersztelláris anyag

Sötét köd: Lófej ködNagyobb sűrűségű, többnyire porfelhők, melyek jelentősen legyengítik a mögöttük lévő csillagok fényét.

Föld

távoli világítóköd

sötét köd

Page 20: Intersztelláris anyag

Ködök csoportosítása

Emissziós ködökReflexiós ködök

Planetáris ködök

Világító ködökSötét ködök

HII régiók SN maradvány Cirkumsztellárisködök

Page 21: Intersztelláris anyag

Rayleigh-szórás• elektromágneses sugárzás szóródik gömbszerű részecskén,

amelynek a mérete kisebb, mint a fény hullámhossza• rugalmas ütközés• a szóródási együttható függ a részecskék méretétől és a fény

hullámhosszától

ahol d: a részecske átmérője, : fény hullámhossza

kisebb hullámhosszú fényre nagyobb szóródás (kék)nagyobb hullámhosszúságú fényre kisebb szóródás

(piros)

4

6

dk

Page 22: Intersztelláris anyag

Boszorkányfej-köd(Orion)

Page 23: Intersztelláris anyag

Diffúz köd – reflexiós köd: Boszorkányfej-köd

csillag

reflektáló porköd

Föld

Fénylő ködök, amelyek mindig fényes csillagok, vagy csillag-csoportok környezetében vannak, porfelhőkből állnak és a környező csillagok megvilágítják őket.

Page 24: Intersztelláris anyag

Ködök csoportosítása

Emissziós ködökReflexiós ködök

Planetáris ködök

Világító ködökSötét ködök

HII régiók SN maradvány Cirkumsztellárisködök

Page 25: Intersztelláris anyag

Rozetta-köd (Canis Minor)

Page 26: Intersztelláris anyag

Diffúz köd – emissziós köd: Rozetta-ködFénylő köd, amely fényes csillagok vagy csillagcsoportok környezetében van, gázanyaga világít, a gerjesztés energiáját a környezetében lévő csillagok adják

Föld

emisszióra gerjesztettgázfelhő

gerjesztő csillag

Page 27: Intersztelláris anyag

HII régiók

Korai színképtípusú csillagok körül (O, A, B) alakul ki – ezek rövid hullámhosszúságú sugárzást bocsátanak ki, amely a csillagtól egy bizonyos távolságig ionizálni képes a H-atomokat – Ez a HII régió

Példák HII zónák méretére:O5 csillag körül: 100 pcB0 csillag körül: 20 pcA0 csillag körül: 0,5 pc

Page 28: Intersztelláris anyag

HRDHarward-klasszifikáció

O, B, A

Page 29: Intersztelláris anyag

M33 – Triangulum-galaxis

Page 30: Intersztelláris anyag

Orion-köd

Page 31: Intersztelláris anyag

Ködök csoportosítása

Emissziós ködökReflexiós ködök

Planetáris ködök

Világító ködökSötét ködök

HII régiók SN maradvány Cirkumsztellárisködök

Page 32: Intersztelláris anyag

Lyra- gyűrűsköd

Page 33: Intersztelláris anyag

Planetáris köd: Lyra- gyűrűsköd

• elnevezés megtévesztő• egyes csillagok körül elhelyezkedő, halványan fénylő

gázhéjak, amelyeket a csillag fejlődése során dobott le• Tejútrendszerben úgy 20.000 ilyen van

Page 34: Intersztelláris anyag

CSILLAGOK FEJLŐDÉSE

Page 35: Intersztelláris anyag

Ködök csoportosítása

Emissziós ködökReflexiós ködök

Planetáris ködök

Világító ködökSötét ködök

HII régiók SN maradvány Cirkumsztellárisködök

Page 36: Intersztelláris anyag

Rák-köd (Bika)

Page 37: Intersztelláris anyag

SN maradvány: Rák-köd

• Bika csillagképben• 1054-ben történt szupernova robbanás maradványa• anyag tágulási sebessége 1000 km/s körül

Page 38: Intersztelláris anyag

Ködök csoportosítása

Emissziós ködökReflexiós ködök

Planetáris ködök

Világító ködökSötét ködök

HII régiók SN maradvány Cirkumsztellárisködök

Page 39: Intersztelláris anyag

Cygnus-X

Page 40: Intersztelláris anyag

T Tauri

Page 41: Intersztelláris anyag

ATOMOK ÉS MOLEKULÁK KÖRFORGÁSA

Page 42: Intersztelláris anyag

2 atomos

3 atomos

4 atomos

5 atomos

6 atomos

7 atomos

8 atomos

9 atomos

10 atomos

11 atomos

12 atomos

13 atomos

H2 C3 c-C3H C5 C5H C6H CH3C3N CH3C4H CH3C5N HC9N (C6H6) HC11N AlF C2H l-C3H C4H l-H2C4 CH2CHCN HC(O)OCH3 CH3CH2CN (CH3)2CO CH3C6H (C2H5OCH3) AlCl C2O C3N C4Si C2H4 CH3C2H CH3COOH (CH3)2O (CH2OH)2 C2 C2S C3O l-C3H2 CH3CN HC5N C7H CH3CH2OH CH3CH2CHO CH CH2 C3S c-C3H2 CH3NC CH3CHO H2C6 HC7N CH+ HCN C2H2 H2CCN CH3OH CH3NH2 CH2OHCHO CH3C(O)NH2 CN HCO NH3 CH4 CH3SH c-C2H4O (l-HC6H) C8H

– CO HCO+ HCCN HC3N HC3NH+ H2CCHOH (CH2CHCHO) C3H6 CO+ HCS+ HCNH+ HC2NC HC2CHO C6H

– CH2CCHCN CP HOC+ HNCO HCOOH NH2CHO SiC H2O HNCS H2CNH C5N HCl H2S HOCO+ H2C2O l-HC4N KCl HNC H2CO H2NCN c-H2C3O NH HNO H2CN HNC3 (H2CCNH) NO MgCN H2CS SiH4 NS MgNC H3O

+ H2COH+ NaCl N2H

+ c-SiC3 C4H–

OH N2O CH3 PN NaCN SO OCS SO+ SO2 SiN c-SiC2 SiO CO2 SiS NH2 CS H3

+ HF SiCN SH AlNC HD SiNC

(FeO) HCP O2

CF+ (SiH) PO

Űrben detektált molekulák táblázata

Page 43: Intersztelláris anyag

Poliaromás szénhidrogének Fullerének

Page 44: Intersztelláris anyag

REAKCIÓMECHANIZMUS

• diffúz molekulafelhőben (kisebb anyagsűrűség + UV-sugárzás) – kémia gyors a gravitációs kollapszushoz és a porszemcsékre való kifagyás sebességéhez képest – kvázi állandó közelítést lehet alkalmazni

• molekulafelhőkben (nagyobb anyagsűrűség + kozmikus sugárzás leárnyékolva) – minden folyamat időskálája azonos nagyságrendbe esik, a reakciókinetikai számítások is bonyolultabbá válnak

GÁZ FÁZISBAN FELÜLETEN

Page 45: Intersztelláris anyag

Kvázistacionárius folyamatok:

A B C

[B] : kicsi és állandó 0dtBd

REAKCIÓK

FELTÉTELEK

EREDMÉNY

MEGFIGYELÉS

Page 46: Intersztelláris anyag

GÁZFÁZISBAN LEJÁTSZÓDÓ FOLYAMATOK

• kis hőmérséklet (10 K)• extrém kis nyomás• kis anyagsűrűség• közel nulla gravitáció• kozmikus sugárzás (UV-sugárzás és töltött részecske sugárzás)

• Részecskéknek ütközniük kell egymással

• Részecskéknek egy minimális energiával kell rendelkezniük (aktiválási energia)

• Reakciósebesség hőmérsékletfüggő –Arrhenius-egyenlet:

• exoterm reakciók játszódnak le

Page 47: Intersztelláris anyag

GÁZFÁZISBAN LEJÁTSZÓDÓ FOLYAMATOK

• molekulák közti reakciók (aktiválási energia)

• ion-molekula reakciók (ionizáláshoz kell energia)

• gyökök közti reakciók (gyökképződéshez kell energia)

Page 48: Intersztelláris anyag

FELÜLETEN LEJÁTSZÓDÓ FOLYAMATOK

FELÜLET: Intersztelláris anyag 1 %-a por

FIZIKAI FOLYAMATOK-adszorpció/deszorpció-szórás-diffúzió a felületen

KÉMIAI FOLYAMATOKfelület katalizáló hatása

Reaktánsok

Termék(ek)

Eakt(katalitikus)

Eakt(nem katalitikus)Eakt

Energia

Page 49: Intersztelláris anyag

AB AB

ABAB AB

AB

szórás

diffúzióadszorpció

deszorpció

Felületen lejátszódó fizikai folyamatok

Page 50: Intersztelláris anyag

AB ABAB2B

BA

A

A2A2B A2

A2B

Eley-Rideal mechanizmus

Langmuir-Hinshelwood mechanizmus

Felületen lejátszódó kémiai folyamatok mechanizmusai

Page 51: Intersztelláris anyag

• hidrogén (93,38%)• hélium (6,49%)• biogén elemek: C, N, O (0,11%)

arányok: O:C:N = 7:3:1• Ne, Si, Mg, S (0,002%)• egyéb (0,02%)

ELEMEK MEGOSZLÁSA INTERSZTELLÁRIS ANYAGBAN

Page 52: Intersztelláris anyag

INTERSZTELLÁRIS ANYAG MOLEKULÁRIS ÖSSZETÉTELE

• kétatomos molekulák• halogenidek és pszeudohalogenidek• hidridek• zárt héjú szénhidrogének• nyílt láncú szénhidrogének• gyűrűs molekulák• O és C-tartalmú molekulák• S és C-tartalmú molekulák• N és C-tartalmú molekulák• egyéb molekulák• ionok

Page 53: Intersztelláris anyag

KÉTATOMOS MOLEKULÁK

H2, CC, CN, CP*, CO, CS*, SiC*, SiN*, SiO, SiS, NP, NO, NS, SO

HALOGENIDEK, PSZEUDOHALOGENIDEK

*: csak C-ben gazdag cirkumsztelláris környezetben

HF HClNaCl* KCl NaCN

MgCN MgNCAlF* AlCl*

SiCN

szén szilícium foszfor

Page 54: Intersztelláris anyag

HIDRIDEK

CH4 NH3 H2O CH NH OH SHSiH4* H2S CH2 NH2

CH3

ZÁRT HÉJÚ SZÉNHIDROGÉNEK

CH4 C2H4 C2H2 CH3CCH CH3CCCCHHCCCCH# HCCCCCCH#

C6H6

#: csak C-ben gazdag planetáris ködben

sem PH3, sem szilícium tartalmú gyököket nem azonosítottak

allént (H2CCCH2) nem detektáltak

Page 55: Intersztelláris anyag

NYÍLT LÁNCÚ SZÉNHIDROGÉNEK

CH3(CC)nH n = 1, 2HCn n = 1-8H(CC)nH n = 2#, 4#

Cn n = 2, 3, 5H(CC)nCN n = 1-5(CC)nCN n = 1, 2*CH3(CC)nCN n = 1, 2H2Cn n = 3, 4, 6*CnO n = 1, 2, 3, 5CnS n = 1, 2, 3*, 5(?)CnSi n = 1, 4*

GYŰRŰS MOLEKULÁK

SiC2 SiC3 C3H C2H4O C3H2

ciano-poli-acetilén származékok

szén klaszterek

kumulén karbének

Page 56: Intersztelláris anyag

OXIGÉN ÉS SZÉNTARTALMÚ MOLEKULÁK

CH3OH H2CO HCOOHC2H5OH CH3CHO CH3COOH

HCOOCH3

C2H3OHH2CCO HCCCHO CH3COCH3 CH3OCH3 HOCH2HCO

CO CO2 HCO C2O C3O C5O

KÉN ÉS SZÉNTARTALMÚ MOLEKULÁK

CH3SHH2CS CS C2S C3S

glikol-aldehid

Page 57: Intersztelláris anyag

NITROGÉN ÉS SZÉNTARTALMÚ MOLEKULÁK

HCN CHCN*CH2CNCH3CN C2H3CN C2H5CN H2NCN

CH3NH2 H2CNHH2CN

SO2 OCS N2O HNOHCONH2 HNCO HNCS

H2NCH2COOH (?)

EGYÉB MOLEKULÁK

glicin

Page 58: Intersztelláris anyag

IONOK

CH+ CO+ SO+

HCO+ HCS+ HNN+ HOC+ H3+

HCNH+ HOCO+ H3O+

H2COH+ HC3NH+

• 97% semleges• 3% töltött (főként +, 5 -)

C6H- (2006), C4H- (2007), C8H- (2007), C3N- (2008), C5N- (2008)

Page 59: Intersztelláris anyag

a)

asszociáció sugárzással

fotodisszociáció

A B AB h+ +

h + AB B + A

Fraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

Page 60: Intersztelláris anyag

b)

három részecske reakció

disszociáció ütközéssel

A + B M+ AB M+

M + AB M + B + A

Fraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

Page 61: Intersztelláris anyag

c)

semleges kicserélődés

AB + D BD + A

Fraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

Page 62: Intersztelláris anyag

d)

ion-molekula reakciók

töltéscsere reakciók

AB D++ BD+ + A

AB + AB+ + DD+

Fraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

Page 63: Intersztelláris anyag

e) rekombinációs reakciók

sugárzási rekombináció (atomos)

A+

sugárzási asszociáció

disszociatív rekombináció (molekuláris)

+ e-

e-

e-

e-

e-

A + h

B+ + +

+

+

+

+

+

A

M MB-

A-

AB+

AB B- A

ABFraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

+ h

+ h

Page 64: Intersztelláris anyag

f)

negatív ion reakciók

A

A

++

++

A-

B- AB e-

e-A2

Fraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

Page 65: Intersztelláris anyag

g)

kondenzációs reakciók

ABAB

gáz fázis szilárd

Fraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

Page 66: Intersztelláris anyag

h) felületi reakciók

heterogén katalízis adszorpció/termikus deszorpció

UV/ion/elektron ütközés

AB

A2

AB

AB

AB BD

BDA

A BB

AB

BDBA

h

e-

BD2

Fraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

Page 67: Intersztelláris anyag

i)

szén beépülési reakciók

C+ + CH4 C2H2+ + H2

+e-

C2H + H

+ C+

C3+ + H

Fraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

Page 68: Intersztelláris anyag

porszemcse aggregáció

j)

+ +

M+ + + PAH

Fraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

Page 69: Intersztelláris anyag

D

D

D

D+

H

HH

H2

H+

H

H

H+ H2+

+e-

+

HD+

+

+e-

+

H++ +

+

HD+

+

+

+

+vagy +e- + h

H-

H2

H++

+e- +

+vagyvagy

H2+

h

Fraser et al, A&G, 2002 Vol 43, p2.10-2.18

Page 70: Intersztelláris anyag

GÁZ FÁZISÚ REAKCIÓK

Kinetikus energia:diffúz felhőben: 0,8 kJ/molmolekulafelhőben: 0,08 kJ/mol

Főként exoterm reakciók játszódnak le

Kicsi vagy közel nulla energiagáttal

Csak két speciesz ütközése (Három speciesz ütközése ritka: 109 évenként 1)

Kaiser, Chemical Reviews, 2002, Vol. 102. No. 5 1309-1358

Page 71: Intersztelláris anyag

Ion – molekula reakciók

Bimolekuláris, exoterm ion-molekula reakcióknak nincs energiagátja

H2

kozmikussugárzás

H2+

+H2

H3+ + H

+ X

HX+

proton akceptor

Herbst, Chem. Soc. Rev. 2001, 30, 168-176

Page 72: Intersztelláris anyag

H3+

C

CH+H2 CH2

+ H2 CH3+ CH5

+H2

CO

C

UV sugárzás

C+

H2

CH4C2H2

+ C+

...............................

Herbst, Chem. Soc. Rev. 2001, 30, 168-176

Page 73: Intersztelláris anyag

Gyökös reakciók

Reakciók acetilénnel:

C + C2H2 C3H + H

C2H + C2H2 C4H2 + H

CN + C2H2 HCCCN + H

HC9N

Herbst, Chem. Soc. Rev. 2001, 30, 168-176

Page 74: Intersztelláris anyag

UMIST adatbázisreagensek termékek

Page 75: Intersztelláris anyag

• Víz

• Anionok

• Legegyszerűbb cukor (glikol-aldehid)

• Aminosavak (glicin)

• PAH-ok

PÉLDÁK

Page 76: Intersztelláris anyag

H2 + kozmikus sugárzás H2+ + e-

H2+ + H2 H3

+ + H

H3+ + O OH+ + H2

OHn+ + H2 OHn+1

+ + H

H3O+ + e H2O + H; OH + 2H, stb...

1. VÍZ

Herbst, Chem. Soc. Rev. 2001, 30, 168-176

Page 77: Intersztelláris anyag

2. NEGATÍV IONOK

• C6H- IRC +10216 (C-ben gazdag csillag), L1526 (protocsillag), TMC-1 (Taurus molekulafelfő)

• C4H-

IRC + 10216, L1526

• C8H-

IRC +10216, TMC-1

• C3N-

IRC + 10216

Page 78: Intersztelláris anyag

sugárzási asszociáció: e- + A A- + h

e-+AA- + hfotodisszociáció:

disszociatív rekombináció: e-+ +AB B- A

asszociatív: +B- A e-+AB

anion – semleges reakció: A- + B DC- +

semlegesítés: A- + B+ A + B

Negatív ionok reakcióikorábbi elmélet

újabb elmélet

Herbst and Osamura, ApJ, 679:1670-1679, 2008

Page 79: Intersztelláris anyag

e-+ +AB B- A

Disszociatív rekombinációs keletkezési út az ismert anionokra:

e- + H2C6 → C6H- + H

e- + H2C4 → C4H- + H

e- + H2C8 → C8H- + H

e- + HNCCC → CCCN- + H

exoterm

endoterm

exoterm

Herbst and Osamura, ApJ, 679:1670-1679, 2008

Page 80: Intersztelláris anyag

endoterm (26 kJ/mol)

Herbst and Osamura, ApJ, 679:1670-1679, 2008

Page 81: Intersztelláris anyag

exoterm (16 kJ/mol)

Herbst and Osamura, ApJ, 679:1670-1679, 2008

Page 82: Intersztelláris anyag

exoterm (47 kJ/mol)

Herbst and Osamura, ApJ, 679:1670-1679, 2008

Page 83: Intersztelláris anyag

C + C6H2 → C7H + H

C7H + e- → C7H- + h

C7H- + H → C7H2 + e-

...

...

Herbst and Osamura, ApJ, 679:1670-1679, 2008

Page 84: Intersztelláris anyag

3. GLIKOL-ALDEHID

• 2000-ben detektálták (Hollis és mtsai)• C2H4O2 összegképlettel 3 molekula:

ecetsav (CH3COOH)metil-formiát (HCOOCH3)glikol-aldehid (HOCH2CHO)

• keletkezési mechanizmusukecetsav és metil-formiát: gáz fázisbanglikol-aldehid: szemcsék felületén

• etilén-glikol (HO-CH2-CH2-OH) detektálásaHale-Bopp üstökös (1997)intersztelláris anyag (2002)

• etilén-glikolból képződhetCH3OH H2COHO-CH2-CH2-OH HO-CH2-CHO

Hudson et al, Advances in Space Research, 36 (2005) 184-189

Page 85: Intersztelláris anyag

H2O + etilén-glikol jég (20:1)

0,8 MeV protonokkal bombázás

Etilén-glikol jég

10 K

12,8 eV/molekula

CO2

COH2COCH4

HOCH2CHOCH3OH

1,2 eV/molekula

CO2

COH2CO

HOCH2CHO

Hudson et al, Advances in Space Research, 36 (2005) 184-189

Page 86: Intersztelláris anyag

Fotodisszociációs reakciók:

h + H2O OH + Hh + CH4 CH3 + H

Metanol + formil gyök képződés:

CH3 + OH CH3OHH + CO HCO

Glikolaldehid képződés:

HCO + CH3OH HOCH2CHO + H

Porszemcsékben végbemenő glikolaldehid képződés

Page 87: Intersztelláris anyag

szilikát mag

aminosavak, cukrok

illékony jegek

Porszemcse

Page 88: Intersztelláris anyag

4. GLICIN• keresés kezdete: 15 évvel ezelőtt• aminosavak UV-fényre igen érzékenyek• glicin közvetlen kimutatása nem volt sikeres, csak közvetett

bizonyítékok vannak• Molekulamagokban UV-árnyékolás – szemcséken vagy gáz

fázisban képződhetnek aminosavak• Szemcséken kialakulhatnak szerves molekulák, amelyek

karbonil-csoportot tartalmaznak: H2CO, CH2CO, CH3CHO, HCOOH, HNCO, NH2CHO

• Halley-üstökös magjában: amino-metanol (NH2CH2OH) • Lehetséges képződési reakció:

NH2CH2OH2+ + HCOOH(Gly)H+ + H2O

• glicinből -alanin (NH2CH(CH3)COOH), vagy -aminovajsav (NH2C(CH3)2COOH) is kialakulhat

Ehrenfreund et al, Proc. First European Workshop on Exo-Astrobiology, 21-23 May, 2001

Page 89: Intersztelláris anyag

Takano et al, Earth and Planetary Science Letters 254 (2007) 106-114

CO + NH3 + H2O gázkeverék

3,0 MeV proton sugárzás

aminosav prekurzor molekulákM ~ néhány 100-tól 3000 g/mol

cirkulárisan polarizáltUV-fénnyel besugározva

királis aminosavak,a fő termék: glicin

glikolamid(HOCH2CONH2)

PAH-ok(naftalin, fenantrén)

Page 90: Intersztelláris anyag

Devienne et al, Chimie physique et théorique, Série II c, p 435-439, 1998

grafit por

bombázás nagy energiájú (10 keV)H2/N2 (15/85) eleggyel

bombázástermikus

O2-nel

glicinre jellemző fragmentumok mérhetők MS-sel,

kevesebb alanin, leucin, izoleucin

2-4 óra, vákuum

uracil, adenin(nukleotid bázisok)

Page 91: Intersztelláris anyag

Basiuk et al, Planetary and Space Science 47 (1999) 577-584

Aminosavak és nukleotid bázisok túlélési esélyei

glicin, L-alanin,... purinok (adenin és guanin)pirimidinek (uracil és citozin)

gyors felfűtés (400-1000 °C)N2 és CO2 légkör

500-600 °C – molekuláknak csak néhány %-a marad ép700 °C felett – molekulák lebomlanak

Page 92: Intersztelláris anyag

NH2CH2COOHCH3OH2

+

glicin protonált metanolNH2CHCOOH + H3O+

CH3

CH3OH2+

-alanin

protonált metanol

NH2CCOOH + H3O+

CH3

CH3

-aminovajsav

Cronin and Chang, The Chemistry of Life’s Origins, Kluwer Academic Publishers, 1993

Page 93: Intersztelláris anyag

Nagyobb aminosavak

HCO HCCOformil gyök ketenil gyök

HNCCO

+ C + C .... + C HCnO

HNCnO+ N

+ N

telítésNH2CH2CH2OH

amino-etanol

telítésNH2(CH2)nOH

amino-alkoholok

HCOOH

NH2CH2CH2OH2+

H+ H+

NH2(CH2)nOH2+

HCOOH

NH2CH2CH2COOH2+ + H2O NH2(CH2)nCOOH2

+ + H2Oprotonált -alanin

Ehrenfreund et al, Proc. First European Workshop on Exo-Astrobiology, 21-23 May, 2001

Page 94: Intersztelláris anyag

Aminosavak szintézise -alaninból

Charnley, The Bridge Between the Big Bang and Biology, Consiglio Nazionale delle Ricerche, 2001

NH2CH2CH2COOH MeOH2+

NH2CH2CHCOOHCH3

NH2CH2CCOOHCH3

CH3

MeOH2+

EtOH2+ EtOH2

+EtOH2+

EtOH2+EtOH2

+

NH2CHCH2COOHC2H5

NH2CH2CHCOOHC2H5

C2H5

C2H5

NH2CHCHCOOH

C2H5

C2H5

NH2CCH2COOHC2H5

C2H5

NH2CH2CCOOH

EtOH2+

NH2CCH2COOHCH3

CH3

NH2CHCH2COOHCH3

NH2CHCHCOOHCH3

CH3

MeOH2+ MeOH2

+

MeOH2+

MeOH2+

Page 95: Intersztelláris anyag

5. PAH-OK

1. fenantrén2. antracén3. pirén4. benzo[a]antracén5. krizén6. naftacén7. benzo[c]fenantrén8. benzo[ghi]fluorantén9. dibenzo[c,g]fenantrén10. benzo[ghi]perilén11. trifenilén12. o-terfenil13. m-terfenil14. p-terfenil15. benzo[a]pirén16. tetrabenzonaftalén17. fenantro[3,4-c]-

fenantrén18. koronén

Page 96: Intersztelláris anyag

acetilén polimerizáció I.

acetilén polimerizáció II.

Page 97: Intersztelláris anyag

KÉMIAI HÁLÓK

kozmikus sugárzás

kozmikus sugárzás

UV-sugárzás

ion-molekula reakciók

asszociáció sugárzással

{ }

disszociatív rekombináció

Page 98: Intersztelláris anyag

Kémiai háló molekulafelhőkben lejátszódó reakciókra

kozmikus sugárzás

Page 99: Intersztelláris anyag