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#천체화학

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A starship flying to an extraterrestrial planet.
천문·천체물리

CO₂ 성단 표면의 분자 결합에너지 계산: 물 얼음보다 약하게 결합, 포름알데하이드는 57K에서 탈착

CO₂는 가장 풍부한 성간 얼음 중 하나이며 제임스웹 우주망원경(JWST)으로 물이 풍부한 혼합물과 순수 CO₂ 환경에서 관측됐지만, CO₂ 얼음에 대한 결합에너지(BE) 자료가 부족해 천체화학 모델은 물 얼음에서 측정한 값을 사용해 왔다. 연구진은 CCSD(T)/CBS로 보정한 DFT를 이용해 2~5개 분자로 이루어진 CO₂ 클러스터 위에서 12종 흡착종(N₂, CH₄, HCl, C₂H₂, H₂S, HF, HCN, H₂CO, HCOOH, HNC, CH₃OH, H₂O)의 결합에너지 분포를 계산했다. CO₂는 수소결합을 받을 수는 있지만 내놓을 수 없어, 물 얼음과 비교한 6종 모두가 CO₂ 위에서 더 약하게 결합했으며 결합에너지 비는 H₂CO 0.66, H₂O 0.75부터 CH₃OH 0.87, HCOOH 0.89, C₂H₂ 0.92까지 나타났다. 포름알데하이드는 물이 풍부한 얼음에서의 85K와 달리 CO₂가 풍부한 얼음에서는 57K 부근에서 탈착될 것으로 예측돼, 저온 기체상 H₂CO의 기원에 기여할 수 있다. 결합에너지는 흡착 위치에 따라 500K 이상 차이가 났고 탈착 피크는 CH₄의 11K부터 HCOOH의 132K에 걸쳤으며, CO₂의 제한된 수소결합 능력은 혼합 H₂O:CO₂ 얼음이 CO₂가 풍부한 영역으로 분리되는 것을 선호할 수 있다.

arXiv astro-ph.GA (은하)

천문·천체물리

헬륨 충돌에 의한 시클로펜타디엔 회전 여기, 전체 속도계수 세트 산출

TMC-1 등 성간 분자운에서 검출된 5원 고리 탄화수소 시클로펜타디엔(c-C5H6)에 대해, 그동안 없었던 헬륨 충돌 회전 여기 속도계수 전체 세트가 계산됐다. 연구진은 [c-C5H6 + He] 충돌 복합체의 3차원 퍼텐셜 에너지 곡면을 바탕으로 근접결합(CC) 및 결합상태(CS) 방법의 양자 산란 계산을 수행했으며, 회전 준위 j = 0부터 j ≤ 25까지, 운동 온도 10~50K 범위에서 오소·파라 C5H6 각각의 열적 속도계수를 구했다. 복사전달 시뮬레이션 결과 차가운 분자운의 전형적 조건에서 시클로펜타디엔의 회전 준위 대부분은 완전히 열평형에 도달하며 비국소열평형(non-LTE) 효과는 미미한 것으로 나타났다. 연구진은 이번 계산이 우주에서 검출된 대형 5원 고리 화학종에 정밀한 상태-대-상태 속도계수를 복사전달 시뮬레이션에 적용한 첫 사례라고 밝혔다.

arXiv astro-ph.GA (은하)