Химическая история молекул в околозвёздных дисках

Контекст. В процессе коллапса молекулярного облака, приводящего к образованию звезды малой массы и окружающего её диска, происходит множество химических изменений. До настоящего времени для анализа этих химических процессов использовались одномерные модели, однако они не позволяют адекватно описать включение вещества в диски. Цели. Цель работы — понять, как химически изменяется вещество при переносе из облака к звезде и диску. Особый интерес представляет химическая история вещества в диске к концу коллапса. Методы. Представлена двумерная полуаналитическая модель, которая впервые отслеживает химическую эволюцию от предзвёздного ядра до протозвезды и околозвёздного диска. Модель рассчитывает траектории падения вещества из любой точки облака и отслеживает радиальное и вертикальное движение вещества в вязко эволюционирующем диске. Она включает полное зависящее от времени рассмотрение переноса излучения, определяющего температуру пыли, которая контролирует значительную часть химических процессов. Исследована небольшая сетка параметров для понимания влияния скорости звука, массы и вращения облака. Вымерзание и испарение монооксида углерода (CO) и воды (H2O), а также возможность образования сложных органических молекул в льдах рассматриваются как важные первые шаги к описанию полной химии. Результаты. Оба вещества вымерзают по направлению к центру до начала коллапса. Чистый лёд CO испаряется на стадии падения вещества и повторно адсорбируется в тех частях диска, которые охлаждаются ниже температуры десорбции CO, составляющей около 18 K. Вода остаётся твёрдой почти повсеместно на стадиях падения вещества и формирования диска и испаряется в пределах ~10 а.е. от звезды. Смешанные льды CO–H2O важны для сохранения некоторого количества твёрдого CO при температурах выше 18 K и объяснения присутствия CO в кометах. Согласно прогнозу, вещество, оказывающееся в зонах диска, где формируются планеты и кометы (~5–30 а.е. от звезды), проводит достаточно времени в тёплой зоне (несколько 104 лет при температуре пыли 20–40 K), чт...