Astroqu mica: qu mica en el espacio

1. Astroqu�mica: qu�mica en el espacio Vladimir Escalante Ram�rez Centro de Radioastronom�a y Astrof�sica UNAM, Campus Morelia 6a Escuela de Verano Junio 26, 2009

2. Materia entre las estrellas Entre las estrellas de la Galaxia hay gas y polvo�la materia interestelar. Se observa por la absorci�n de la luz estelar y la emisi�n de luz propia. En algunos lugares se observan acumulaciones de materia interestelar en forma de �nebulosas� y �nubes�. La densidad del gas var�a entre 1 y 106 �tomos por cm3 y su temperatura va de 10 a 10,000 oK.

3. Ejemplos de nebulosas

4. Ejemplos de nubes(Barnard 68, FORS Team, 8.2 m VLT Antu, ESO)

6. Formando estrellas, planetas, y ... vida?

7. Formando estrellas

8. Formando planetas

9. Mol�culas en discos protoplanetarios

10. Radiotelescopio de 25m, Onsala, Suecia

11. Composici�n del polvo El polvo interestelar est� formado de granos de menos de 0.1 micras de carb�n, s�lice (SiO2), silicatos (SiO4), hierro. Hay unos cuantos granos de polvo por cada 109 �tomos en el gas.

12. Mol�culas en la materia interestelar Hasta mayo de 2006 se hab�an detectado 134 mol�culas en el medio interestelar y circumestelar. H2 es la m�s abundante seguida del CO La m�s pesada es HC11N Algunas mol�culas interesantes: H2O CH3COOH (�cido ac�tico, alias vinagre) HCONH2 y CH3CONH2 (formamida y acetamida, enlaces pept�dicos) ��H2NCH2COOH (glicina, un amino�cido)??

13. �C�mo se forman las mol�culas? C+O ??CO no funciona en el medio interestelar (bajas densidades y temperaturas) porque los �tomos se repelen. Podemos comenzar por formar H2 en granos de polvo:H + H + grano de polvo ??H2+grano de polvoseguido de ionizaci�n de �tomos de carb�nC + luz estelar ??C+ + e seguida deC+ + H2 ??CH2+CH2+ + e ??CH + HCH + O ??CO + H

14. �C�mo se destruyen las mol�culas? CO + luz estelar ? C + O H2 + luz estelar ? H + H Gas muy caliente.

15. Un modelo qu�mico �sencillo� Tenemos que considerar miles de reacciones y cientos de mol�culas para reproducir las abundancias observadas.

16. Cin�tica de reacciones

17. Modelo cient�fico Es un sist�ma l�gicamente coherente de hip�tesis sobre un conjunto de fen�menos Usan un lenguaje simb�lico (generalmente matem�ticas) Abstraen la realidad (como en el arte) Crean contextos comunes para argumentar una teor�a Facilitan hacer predicciones verificables

18. Un modelo at�mico

21. Hidrocarbones (y otros)

22. Polimerizaci�n

23. Construyendo mol�culas

24. PAH�s: hidrocarbones polic�clicos arom�ticos

25. Identificando mol�culas Descubrimiento de los PAH's (hidrocarbonos polic�clicos arom�ticos) en el Rect�ngulo Rojo. Leger & Puget, 1984, A&A, 137, L5

26. El Rect�ngulo Rojo

27. Cin�tica de una reacci�n

28. Cin�tica de una reacci�n

29. Tasa de reacci�n

30. Polarizaci�n de mol�culas

31. Un poco de f�sica cu�ntica

32. Calculando la abundancia de mol�culas Si conocemos la tasa de cada reacci�n k(T): X + Y ??Z k(T) n(X) n(Y) da el n�mero de mol�culas Z formadas por segundo por cm3, donde n(X) y n(Y) son las densidades de reactantes X y Y.Para cada mol�cula tenemos una ecuaci�n:

33. Caso especial: regi�n fotodisociada Una estrella cercana a una nube molecular. Mol�culas son disociadas por la luz estelar. Pero la luz estelar tambi�n calienta y ioniza el gas:C + luz estelar ??C+ + e El gas caliente aumenta la velocidad de reacci�n.

34. S140(Rodr�guez et al., 2005)

35. Una regi�n fotodisociada

36. Una regi�n fotodisociada m�s rayos X

37. Metilamina en el espacio

38. Astroqu�mica en el laboratorio(Lee, et al., 2009, Ap.J., 697, 428) Pel�cula de hielo de agua + CO2 + metilamina (CH3NH2) CH3NH2 + luz estelar ? CH2NH2 + H* CO2 + H* ? HOCO CH2NH2 + HOCO ? NH2CH2COOH (glicina)

39. �Amino�cidos en el espacio?

40. Hacia la vida: prote�nas

41. �D�nde se forma el polvo?

42. El ciclo de la materia interestelar

43. Mol�culas en el Universo temprano Las estrellas evolucionadas (gigantes rojas) producen el polvo. El polvo acelera la producci�n de mol�culas por cat�lisis y evaporaci�n. La producci�n del H2 en el gas es demasiado lenta. Entonces tenemos un problema para entender c�mo se forman las mol�culas en un Universo sin polvo.

44. PAH's hace 10 mil millones de a�os