Механизмы образования органической материи в протозвездных объектах

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-12-00351

НазваниеМеханизмы образования органической материи в протозвездных объектах

Руководитель Васюнин Антон Иванович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" , Свердловская обл

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-704 - Физика и эволюция звезд и межзвездной среды

Ключевые слова органические молекулы, пребиотические молекулы, астрохимия, межзвездная среда, молекулярные облака, молодые звездные объекты, дозвездные ядра, диффузные облака, физика плазмы

Код ГРНТИ41.25.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Происхождение жизни во Вселенной - один из наиболее фундаментальных и междисциплинарных вопросов современной науки. Значительный вклад в его изучение вносится астрофизическими исследованиями, направленными на изучение молекулярного состава межзвездной среды. В последние годы идет быстрое накопление наблюдательных данных об органических молекулах в космосе с инструментов нового поколения. Анализ этих данных указывает на то, что органическая материя образуется на различных стадиях развития протозвезд, в том числе, на самых ранних. При этом отсутствует целостная картина эволюции органической материи в Галактике на различных пространственных масштабах и, более того, понимание механизмов и факторов, влияющих на образование и эволюцию органических молекул в космосе, остается неполным. Предлагаемый проект посвящен изучению механизмов образования органической материи в областях звездообразования в Галактике, находящихся на начальных стадиях развития, а также анализу влияния начальных условий (в которых начинается маломассивное звездообразование) на дальнейшее развитие органической материи. Результатом выполнения исследований в рамках проекта станет вклад в ответы на фундаментальные вопросы об условиях появления и распространенности органической материи в Галактике, а также лучшее понимание пределов формирования сложных органических соединений в протозвездных объектах, в частности, ответ на вопрос, возможно ли образование простейшей аминокислоты - глицина. При выполнении проекта будут построены численные модели, с помощью которых предполагается выявить влияние начальных условий звездообразования на возможность зарождения и эволюции органической материи в дозвездных ядрах. Помимо этого, будут предложены новые модели образования сложных органических молекул в диффузной среде и холодном молекулярном газе. В частности, впервые будут построены химико-динамические модели эволюции органической материи на ранних стадиях звездообразования: будет исследована возможность формирования органических молекул в диффузных облаках, а также в процессе образования плотных молекулярных ядер в гигантских молекулярных облаках. Кроме этого, мы планируем включить в модель эффекты нетепловой и взрывной десорбции мантий межзвездных пылевых частиц, и исследовать новый сценарий синтеза сложных молекул благодаря существенно неравновесным локальным химическим процессам, вызванным взаимодействием космических лучей с ледяными мантиями. Также будет впервые исследована возможность появления сложных органических молекул в диффузной среде в рамках так называемого "top-down" сценария, подразумевающего разрушение частиц полиароматических углеводородов как первый шаг в образовании органических соединений. Наконец, в рамках изучения влияния начальных условий формирования дозвездных ядер на их дальнейшую химическую эволюцию, будет впервые проведена оценка влияния мелкомасштабных неустойчивостей в межзвездной газопылевой плазме на химический состав диффузной среды. Параллельно с запланированными теоретическими исследованиями, в рамках проекта предполагается проведение наблюдательных исследований релевантных объектов межзвездной среды (таких, как L1544, L1688, L1495, L183, B5, S235, Orion Bar) с использованием крупнейших мировых инструментов: IRAM, NOEMA, ALMA, SOFIA и др. Предлагаемый комплексный подход, помимо увеличения количества сведений о молекулярном составе исследуемых объектов межзвездной среды, позволит наложить важнейшие качественные и количественные ограничения на предлагаемые теоретические модели. Актуальность предлагаемой тематики исследований обусловлена обнаружением в последние годы множества сложных органических молекул в самых разнообразных типах объектов межзвездной среды, включая холодные молекулярные ядра, диффузные облака, а также области фотодиссоциации. Существующие теоретические модели не способны объяснить образование органических молекул в этих типах объектов. Новизна предлагаемого подхода заключается в применении методов и подходов из смежных областей физики, с целью выявления принципиально новых сценариев возникновения органичекой материи в межзвездной среде и построения соответствующих детальных теоретических моделей.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Ивлев А.В., Burkert A., Васюнин А.И., Caselli P. Compact Dusty Clouds and Efficient H2 Formation in Diffuse Interstellar Medium The Astrophysical Journal, Volume 861, Issue 1, article id. 30 (год публикации - 2018)
10.3847/1538-4357/aac82f

2. Chacon-Tanarro A., Caselli P., Bizzocchi L., Pineda J. E., Sipila O., Васюнин А.И., Spezzano S., Пунанова А.Ф., Giuliano B. M., Lattanzi V. Mapping deuterated methanol toward L1544: I. Deuterium fraction and comparison with modeling Astronomy & Astrophysics (год публикации - 2018)

3. Zhang G.-Y., Xu J.-L., Васюнин А.И., Семенов Д.А., Wang J.-J., Dib S., Liu T., Liu S.-Y., Zhang C.-P., Liu X.-L., Wang K., Li D., Wu Z.-Z., Yuan J.-H., Li D.-L., Gao Y. Physical properties and chemical composition of the cores in the California molecular cloud Astronomy & Astrophysics (год публикации - 2018)

4. Müller B., Giuliano B. M., Bizzocchi L., Васюнин А.И., Caselli P. O2 signature in thin and thick O2-H2O ices Astronomy & Astrophysics, Volume 620, id.A46 (год публикации - 2018)
10.1051/0004-6361/201833549

5. Rivilla V. M., Beltrán M. T., Васюнин А.И., Caselli P., Viti S., Fontani F., Cesaroni R. First ALMA maps of HCO, an important precursor of complex organic molecules, towards IRAS 16293-2422 Oxford University Press (год публикации - 2018)
10.1093/mnras/sty3078

6. Догель В.А., Чернышов Д.О., Ивлев А.В., Малышев Д., Strong A.W., Cheng K.S. Gamma-Ray Emission from Molecular Clouds Generated by Penetrating Cosmic Rays The Astrophysical Journal, Volume 868, Issue 2, article id. 114 (год публикации - 2018)
10.3847/1538-4357/aae827

7. Шинглдекер К.Н., Васюнин А.И., Хербст Э., Каселли П. On Simulating the Proton-irradiation of O2 and H2O Ices Using Astrochemical-typeModels, with Implications for Bulk Reactivity The Astrophysical Journal, Volume 876, Number 2, article id. 140 (год публикации - 2019)
10.3847/1538-4357/ab16d5

8. Ш. Наджи, С. Спеццано, П. Каселли, А. Васюнин, М. Тафалья, Л. Бицокки, Д. Пруденцано, Е. Редилли The chemical structure of the very young starless core L1521E Astronomy & Astrophysics, Volume 630, id.A136, 13 pp. (год публикации - 2019)
10.1051/0004-6361/201935568

9. Керр, Р., Кирк, Х., Ди Франческо, Д., Кеон, Д., Чен, M., Росоловски, Э., Оффнер, С. С. Р., Фризен, Р., Пинеда, Х. Э., Ширли, Я., Редилли, E., Каселли, П., Пунанова, А., Сео, Я., Альвес, Ф., Чакон-Танарро, A., Чен, Х. Х.-Х. The Green Bank Ammonia Survey: A Virial Analysis of Gould Belt Clouds in Data Release 1 The Astrophysical Journal, Volume 874, Issue 2, article id. 147, 25 pp. (год публикации - 2019)
10.3847/1538-4357/ab0c08

10. Чен, Х. Х.-Х., Пинеда, Х. Э., Гудман, А. А. и др. - GAS collaboration Droplets. I. Pressure-dominated Coherent Structures in L1688 and B18 The Astrophysical Journal, Volume 877, Issue 2, article id. 93, 42 pp. (год публикации - 2019)
10.3847/1538-4357/ab1a40

11. Силсби К., Ивлев А.В. Diffusive versus Free-streaming Cosmic-Ray Transport in Molecular Clouds The Astrophysical Journal, Volume 879, Issue 1, article id. 14, 7 pp. (год публикации - 2019)
10.3847/1538-4357/ab22b4

12. Ивлев А.В., Силсби К., Сипила О., Каселли П. Gas and Dust Temperature in Prestellar Cores Revisited: New Limits on Cosmic-Ray Ionization Rate The Astrophysical Journal, Volume 884, Issue 2, article id. 176, 10 pp. (год публикации - 2019)
10.3847/1538-4357/ab4252

13. Ибаньез-Меха Х.Ц., Уолч С., Ивлев А.В., Кларк С., Каселли П., Йоши П.Р. Dust charge distribution in the interstellar medium Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 485, Issue 1, p.1220-1247 (год публикации - 2019)
10.1093/mnras/stz207

14. Кирсанова М.С., Васюнин А.И. Сложные молекулы вблизи туманности Ориона Физика космоса: труды 48-й Международной студенческой научной конференции., с. 216 (год публикации - 2019)

15. Коутенс, О., Лиу, Х. Б., Хименес-Серра, И. и др. VLA cm-wave survey of young stellar objects in the Oph A cluster: constraining extreme UV- and X-ray-driven disk photoevaporation. A pathfinder for Square Kilometre Array studies Astronomy & Astrophysics, Volume 631, id.A58, 12 pp. (год публикации - 2019)
10.1051/0004-6361/201935340

16. Островский А.Б., Парфенов С.Ю., Васюнин А.И., Ивлев А.В., Соколова В.А. Optical properties and dust temperatures in clumpy diffuse medium Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (год публикации - 2020)
10.1093/mnras/staa1460

17. Мурга М.С.,Кирсанова М.С., Васюнин А.И., Павлюченков Я.Н. Impact of PAH photodissociation on the formation of small hydrocarbons in the Orion Bar and the horsehead PDRs Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (год публикации - 2020)
10.1093/mnras/staa2026

18. Харью Й., Пинеда Х.Е., Васюнин А.И., Каселли П., Оффнер С.С.Р., Гудман А.А., Ювела М., Сипила О., Фауре А., Ле Галь Р., Хили-Блан П., Альвес Д., Бицокки Л. и др. Efficient Methanol Production on the Dark Side of a Prestellar Core The Astrophysical Journal, Volume 895, Issue 2, id.101, 18 pp. (год публикации - 2020)
10.3847/1538-4357/ab8f93

19. Шинглдекер К.Н., Ламбертс Т., Лаас Д.К., Васюнин А.И., Хербст Э., Кастнер Д., Каселли П. Efficient Production of S-8 in Interstellar Ices: The Effects of Cosmic-Ray-driven Radiation Chemistry and Nondiffusive Bulk Reactions The Astrophysical Journal, Volume 888, Issue 1, article id. 52, 15 pp. (год публикации - 2020)
10.3847/1538-4357/ab5360

20. Фавр С., Вастель Ш., Хименез-Серра И., Квенар Д., Каселли П., Чекарелли Ч., Чакон-Танарро А., Фонтани Ф., Холдшип Д., Ойа И., Пунанова А. и др. Seeds of Life in Space (SOLIS): VII. Discovery of a cold dense methanol blob toward the L1521F VeLLO system Astronomy and Astrophysics, Volume 635, id.A189, 11 pp. (год публикации - 2020)
10.1051/0004-6361/201937297

21. Новиков И.Д., Лихачёв С.Ф., Щекинов Ю.А., Андрианов А.С., Барышев А.М., Васюнин А.И., Вибе Д.З., де Граау Т., Дорошкевич А.Г., Зинченко И.И., Кардашев Н.С., Костенко В.И., Ларченкова Т.И., Лихачёва Л.Н. и др. Задачи научной программы космической обсерватории "Миллиметрон" и технические возможности её реализации Успехи физических наук (год публикации - 2021)
10.3367/UFNe.2020.12.038898

22. Пунанова А.Ф., Васюнин А.И. Цепочка образования метанола в холодных ядрах и видимое поглощение света: проверка химической модели Физика космоса: труды 49-й Международной студенческой научной конференции, с. 194 (год публикации - 2020)
10.15826/B978-5-7996-2935-9.67

23. Кирсанова М.С., Пунанова А.Ф. Излучение в линиях молекул вблизи области HII S235 Физика космоса: труды 49-й Международной студенческой научной конференции, с. 169 (год публикации - 2020)
10.15826/B978-5-7996-2935-9.54

Публикации