Почему в межзвёздном газе нет воды?

[Combinator]

Собственно, хотелось бы для себя понять, что мешает одной из самых распространённых в межзвёзном газе молекул - OH присоединить ещё один атом водорода с образованием воды? Ведь других молекул, содержащих три и более атома, там довольно много. Или всё дело в том, что энергия диссоциации молекулы водорода больше энергии диссоциации молекулы воды?
 

[konstkir]

А кто сказал, что нет совсем?

[Combinator]

А кто сказал, что нет совсем?

Я не говорил, что совсем. В космосе, конечно, как в Греции, есть всё.
Вопрос лишь в соотношении концентраций. Молекул воды, на сколько я понимаю, на несколько порядков меньше, чем тех же молекул HO, NH, HCN и т.д.

[Kedr]

Разрушение и образование молекул в межзвездном газе как правило находится в динамическом равновесии. Молекулы образуются как правило на пылинках. Равновесное состояние омределяется многими факторами: температурой, концентрацией, уровнем окружающего излучения и его спектром и т.п. В свою очередь химический состав влияет на параметры межзвездного газа. В общем это непростая задача

[Дмитрий Вибе]

Молекулы воды в космосе есть, и они весьма любимы наблюдателями за их способность генерировать мазерное излучение. И весьма нелюбимы теоретиками за сложную структуру уровней, что очень затрудняет моделирование генерации излучения.

Касаемо информации о том, что молекул воды

на несколько порядков меньше, чем тех же молекул HO, NH, HCN и т.д.

то хотелось бы узнать ее источник.

Касаемо информации о том, что

Разрушение и образование молекул в межзвездном газе как правило находится в динамическом равновесии. Молекулы образуются как правило на пылинках.

то она, боюсь, не совсем верна.

[Kedr]

Касаемо информации о том, что

Разрушение и образование молекул в межзвездном газе как правило находится в динамическом равновесии. Молекулы образуются как правило на пылинках.

то она, боюсь, не совсем верна.

Касательно динамического равновесия я загнул сильно. Конечно в межзвездной среде рождаются и разрушаются молекулярные облака - эти процессы были бы невозможны при локальном динамическом равновесии. А насчет пылинок моя информация разве устарела?

[Дмитрий Вибе]

Касательно динамического равновесия я загнул сильно. Конечно в межзвездной среде рождаются и разрушаются молекулярные облака - эти процессы были бы невозможны при локальном динамическом равновесии.

Содержание молекул в молекулярных облаках далеко и от химического равновесия.

А насчет пылинок моя информация разве устарела?

Мне, честно говоря, вообще не приходилось слышать, что молекулы образуются как правило на пылинках, поэтому мне трудно судить, устарела эта информация или, напротив, существенно опередила свое время

[Combinator]

то хотелось бы узнать ее источник.

Вроде бы, я где-то читал, что H2O не входит в группу наиболее распространённых в космосе молекул к которой относили, на сколько я помню, H2, CO, НО, CN, HCN. Сейчас попробовал погуглить, и что-то вообще не смог нигде найти никаких данных об относительной распространённости различных молекул в межзвёздных облаках...
 

[Дмитрий Вибе]

Сейчас попробовал погуглить, и что-то вообще не смог нигде найти никаких данных об относительной распространённости различных молекул в межзвёздных облаках... 

(гордо) Есть такие данные: http://www.astronet.ru/db/msg/1189786/node2.html

Правда, в этой табличке нет воды. Про воду в молекулярных облаках можно посмотреть здесь: http://adsabs.harvard.edu/abs/2005IAUS..231..309B. Статья в открытом доступе. Если неохота ее читать, то суть в том, что содержание воды в молекулярных облаках -- порядка 10^-7-10^-9 относительно молекулярного водорода. Из таблички http://www.astronet.ru/db/msg/1189786/node2.html видно, что это типичное содержание для многих молекул. Конечно, вода не конкурент молекулярному водороду и СО.

[Combinator]

Сейчас попробовал погуглить, и что-то вообще не смог нигде найти никаких данных об относительной распространённости различных молекул в межзвёздных облаках... 

(гордо) Есть такие данные: http://www.astronet.ru/db/msg/1189786/node2.html

Правда, в этой табличке нет воды. Про воду в молекулярных облаках можно посмотреть здесь: http://adsabs.harvard.edu/abs/2005IAUS..231..309B. Статья в открытом доступе. Если неохота ее читать, то суть в том, что содержание воды в молекулярных облаках -- порядка 10^-7-10^-9 относительно молекулярного водорода. Из таблички http://www.astronet.ru/db/msg/1189786/node2.html видно, что это типичное содержание для многих молекул. Конечно, вода не конкурент молекулярному водороду и СО.

Ага, спасибо!
А в чём всё же причина такой распространённости CO по сравнению, например, с CH и ОH, ведь водорода в облаках на много порядков больше, чем углерода и кислорода?

[Дмитрий Вибе]

А в чём всё же причина такой распространённости CO по сравнению, например, с CH и ОH, ведь водорода в облаках на много порядков больше, чем углерода и кислорода?

На самом деле, всё зависит ещё и от того, о каком газе идёт речь. Я сейчас говорю о холодном и не очень плотном газе, с плотностью порядка 10³-10⁴ частиц в куб. см. В этом случае молекула СО в газовой фазе -- прочная и малореактивная -- становится для углерода "ловушкой": он в нее легко попадает, но ему из нее сложно выбраться. Просто для сравнения: в такой среде СО участвует в качестве реагента (то есть разрушается) в примерно в 30-35 реакциях, ОН -- в 50-55 реакциях, СН -- в 60 с лишним реакциях. При этом реакций, ведущих к образованию СН, в такой среде будет около шестидесяти, ОН будет образовываться примерно в девяноста реакциях, а СО -- в двухстах восмидесяти. Конечно, эти числа -- только нулевое приближение к иллюстрации, поскольку в каждом случае нужно смотреть еще на скорость реакции и на содержание других реагентов. Но суть именно в этом: молекулы СН и ОН в равной степени активно образуются и разрушаются, а СО гораздо охотнее образуется, чем разрушается.

[Podarok]

А кто сказал, что нет совсем?

Я не говорил, что совсем. В космосе, конечно, как в Греции, есть всё.
Вопрос лишь в соотношении концентраций. Молекул воды, на сколько я понимаю, на несколько порядков меньше, чем тех же молекул HO, NH, HCN и т.д.

Что это за молекулы такие, НО и NH?

[Дмитрий Вибе]

Что это на молекулы такие, НО и NH?

НО -- это ОН, гидроксил, первая молекула, обнаруженная по радиоэмиссии. NH наблюдалась по линиям поглощения в УФ- и ИК-диапазонах.

[ivanij]

  В Таблице 3.2 на стр. 43 (В.Г.Сурдин. Рождение звёзд. УРСС. М.1997) гидроксил имеется, а вот NH почему-то не упомянут. Вода в той таблице (точнее - водяной пар) на первом месте среди 3-хатомных молекул. И значится обнаруженной ещё в 1968 году. Стало быть, является не столь уж редкой в межзвёздной среде.

   Водород - H2 самая распространённая молекула. Так можно ли предположить, что на образование водяного пара просто не хватило водорода, т.к. он весь связан в этой молекуле? А чтобы присоединить кислород, неробходима энергия, которой в МЗС не хватает. Правда, есть ещё и т.н. гидроний H3O+ (положительно заряженный ион), но видимо, его вообще очень мало. Обнаружен только в 1984 году, а водяной пар (см. выше) в 1968.

 Вообще о распространённости атомов и молекул в МЗС можно, наверное, косвенно судить по году обнаружения (?). Чем позже найдена та или иная молекула - тем менее её процент в межзвёздной среде.

[Дмитрий Вибе]

В Таблице 3.2 на стр. 43 (В.Г.Сурдин. Рождение звёзд. УРСС. М.1997) гидроксил имеется, а вот NH почему-то не упомянут.

(Смотрю по изданию 2001 года.) В таблице 3.2 приводится список важных молекул. Молекула NH сама по себе ничего интересного не представляет, поэтому в таблицу 3.2 и не попала. В таблице 3.3 молекула NH присутствует.

Водород - H2 самая распространённая молекула. Так можно ли предположить, что на образование водяного пара просто не хватило водорода, т.к. он весь связан в этой молекуле?

Молекулярного водорода много, но все-таки он охватывает не весь водород. Тут же нужно учитывать, что остальных атомов не просто меньше, чем водорода, а очень сильно меньше. Поэтому даже в молекулярных облаках, где в молекулах Н₂ связано 99,999% атомов водорода, атомарный водород является одним из наиболее обильных примесных компонентов (то есть компонентов помимо молекулярного водорода и гелия). В частности, его существенно больше, чем воды -- на один-два порядка.

Вообще о распространённости атомов и молекул в МЗС можно, наверное, косвенно судить по году обнаружения (?). Чем позже найдена та или иная молекула - тем менее её процент в межзвёздной среде.

Исходя из этой логики и таблицы 3.2 из книги Сурдина, молекулярный водород по содержанию должен существенно проигрывать многим молекулам На самом деле, по году обнаружения можно судить только о заметности молекулы. Дело в том, что некоторые весьма обильные молекулы, и в первую очередь H₂, очень поганые излучатели. Ну и развитие технологий, конечно, играет определяющую роль. Первые молекулы были, естественно, обнаружены в оптике, потому что именно оптический диапазон дольше всего окучивается. В эмиссии первыми были обнаружены молекулы, излучающие в сантиметровом диапазоне. Потом стали строить более коротковолновые инструменты -- и в списке идет череда молекул, открытых в миллиметровом диапазоне.

[ivanij]

 Спасибо, очень интересно.

В таблице 3.3 молекула NH присутствует.

  В издании 1997 года это совсем другая таблица  (источники пыли).

 

На самом деле, по году обнаружения можно судить только о заметности молекулы. Дело в том, что некоторые весьма обильные молекулы, и в первую очередь H2, очень поганые излучатели. Ну и развитие технологий, конечно, играет определяющую роль. Первые молекулы были, естественно, обнаружены в оптике, потому что именно оптический диапазон дольше всего окучивается. В эмиссии первыми были обнаружены молекулы, излучающие в сантиметровом диапазоне. Потом стали строить более коротковолновые инструменты -- и в списке идет череда молекул, открытых в миллиметровом диапазоне.

 Ну, конечно, именно это я и имел в виду прежде всего. У вас, разумеется. всё более понятно и строго. Причём, (особо) увеличение чувствительности приёмников излучения, неверное, имеет значение. Не так ли?

  

[Дмитрий Вибе]

Причём, (особо) увеличение чувствительности приёмников излучения имеет значение. Не так ли?

Я бы сказал, что совершенствование наблюдательной техники должно обязательно идти по всем трем направлениям -- чувствительность, охват спектра, угловое разрешение.

[Combinator]

Дмитрий, а есть ли какие-нибудь данные по фосфору?
В каких облаках он преобладает, в составе каких молекулах наиболее часто встречается?
 

[Дмитрий Вибе]

Дмитрий, а есть ли какие-нибудь данные по фосфору?
В каких облаках он преобладает, в составе каких молекулах наиболее часто встречается?

Пробежался сейчас по публикациям, нашел только статьи об обнаружении CP, PN, CCP, PO, PH₃ и HCP, причем преимущественно в оболочках проэволюционировавших звезд.

[Combinator]

Пробежался сейчас по публикациям, нашел только статьи об обнаружении CP, PN, CCP, PO, PH₃ и HCP, причем преимущественно в оболочках проэволюционировавших звезд.

Спасибо!
Если можно, хорошо бы ещё какие-нибудь ссылочки на публикации...