Síntese dos isótopos do monóxido de carbono no meio interestelar

Abstract

De acordo com os resultados observacionais de condensações de nuvens moleculares escuras, grandes variações na razão 13CO/C18O são observadas quando se comparam os resultados obtidos nas condensações situadas dentro da mesma nuvem, bem como de nuvem para nuvem. O valor médio dessa razão na condensação principal de Ophiuchus é inferior a 5. Por outro lado, o valor encontrado nas condensações que estão situadas ao norte de Oph é maior que 10. Grandes diferenças também são encontradas quando se comparam os resultados observacionais de diferentes nuvens escuras, tais como Ophiuchus e Taurus, onde são observados também um decréscimo da razão C18O/C17O com o aumento da densidade. Os processos químicos e físicos que governam essas variações ainda não estão claros. Nesse sentido, o objetivo da presente proposta é analisar a influência do colapso gravitacional de condensações de nuvens moleculares escuras na síntese das moléculas CO, C17O, C18O, 13CO, 13C17O e 13C18O. Tal análise é feita com base em comparações entre modelos que consideram diferentes condições entre si, tais como, tamanho da cadeia química, velocidade de colapso, densidade inicial e processos de congelamento de espécies químicas na superfície de grãos de poeira. Os resultados obtidos mostram que o tamanho da cadeia química tem influência nas razões 13CO/C18O e C18O/C17O, mas não tanto quanto a densidade inicial e a velocidade do colapso. Além disso, o congelamento das espécies químicas nos grãos é mais significativo nos estágios mais avançados da evolução da condensação. Os modelos de condensações escuras que sofrem colapso gravitacional lento e em queda livre reproduzem satisfatoriamente as razões 13CO/C18O e C18O/C17O observadas, o que permite concluir que o colapso gravitacional pode ter um importante efeito nas referidas razões.

According to the observational results of dark molecular clouds condensations, large variations in the ratio 13CO/C18O are observed when comparing the results obtained in the condensations located within the same cloud and cloud to cloud. The average value of this ratio in the main condensation of Ophiuchus is below 5. On the other hand, the value found in the condensations that are located north of Oph is larger than 10. Large differences are also found when comparing the observational results of different dark clouds such as Ophiuchus and Taurus, in which are also found a decrease of the C18O/C17O ratio with increasing density. The chemical and physical processes that govern these variations are still unclear. In this sense, the objective of this proposal is to analyze the influence of the gravitational collapse of centrally condensed clumps of dense molecular gas in the synthesis of the CO, C17O, C18O, 13CO, 13C17O and 13C18O molecules. This analysis is based on comparisons among models that consider different condition, such as, chemical chain, initial density, speed of collapse and freezing processes of the chemical species on the surface of dust grains. The results show that the size of the chemical chain has influence on the 13CO/C18O and C18O/C17O ratios, but they are not as important as the initial density and the speed of the collapse. Furthermore, the freezing of chemical species on the grains occurs at later times of the collapse. The models of a gravitational free-fall collapsing core and of slowly contracting core with higher initial density are consistent with observations. These results indicate that the gravitational collapse of molecular cores can have an important effect in the 13CO/C18O and C18O/C17O ratios.