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Astroqu mica: qu mica en el espacio

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    1. Astroqumica: qumica en el espacio Vladimir Escalante Ramrez Centro de Radioastronoma y Astrofsica UNAM, Campus Morelia 6a Escuela de Verano Junio 26, 2009

    2. Materia entre las estrellas Entre las estrellas de la Galaxia hay gas y polvola materia interestelar. Se observa por la absorcin de la luz estelar y la emisin de luz propia. En algunos lugares se observan acumulaciones de materia interestelar en forma de nebulosas y nubes. La densidad del gas vara 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. Molculas en discos protoplanetarios

    10. Radiotelescopio de 25m, Onsala, Suecia

    11. Composicin del polvo El polvo interestelar est formado de granos de menos de 0.1 micras de carbn, slice (SiO2), silicatos (SiO4), hierro. Hay unos cuantos granos de polvo por cada 109 tomos en el gas.

    12. Molculas en la materia interestelar Hasta mayo de 2006 se haban detectado 134 molculas en el medio interestelar y circumestelar. H2 es la ms abundante seguida del CO La ms pesada es HC11N Algunas molculas interesantes: H2O CH3COOH (cido actico, alias vinagre) HCONH2 y CH3CONH2 (formamida y acetamida, enlaces peptdicos) H2NCH2COOH (glicina, un aminocido)??

    13. Cmo se forman las molculas? 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 polvo seguido de ionizacin de tomos de carbn C + luz estelar ??C+ + e seguida de C+ + H2 ??CH2+ CH2+ + e ??CH + H CH + O ??CO + H

    14. Cmo se destruyen las molculas? CO + luz estelar ? C + O H2 + luz estelar ? H + H Gas muy caliente.

    15. Un modelo qumico sencillo Tenemos que considerar miles de reacciones y cientos de molculas para reproducir las abundancias observadas.

    16. Cintica de reacciones

    17. Modelo cientfico Es un sistma lgicamente coherente de hiptesis sobre un conjunto de fenmenos Usan un lenguaje simblico (generalmente matemticas) Abstraen la realidad (como en el arte) Crean contextos comunes para argumentar una teora Facilitan hacer predicciones verificables

    18. Un modelo atmico

    21. Hidrocarbones (y otros)

    22. Polimerizacin

    23. Construyendo molculas

    24. PAHs: hidrocarbones policclicos aromticos

    25. Identificando molculas Descubrimiento de los PAH's (hidrocarbonos policclicos aromticos) en el Rectngulo Rojo. Leger & Puget, 1984, A&A, 137, L5

    26. El Rectngulo Rojo

    27. Cintica de una reaccin

    28. Cintica de una reaccin

    29. Tasa de reaccin

    30. Polarizacin de molculas

    31. Un poco de fsica cuntica

    32. Calculando la abundancia de molculas Si conocemos la tasa de cada reaccin k(T): X + Y ??Z k(T) n(X) n(Y) da el nmero de molculas Z formadas por segundo por cm3, donde n(X) y n(Y) son las densidades de reactantes X y Y. Para cada molcula tenemos una ecuacin:

    33. Caso especial: regin fotodisociada Una estrella cercana a una nube molecular. Molculas son disociadas por la luz estelar. Pero la luz estelar tambin calienta y ioniza el gas: C + luz estelar ??C+ + e El gas caliente aumenta la velocidad de reaccin.

    34. S140 (Rodrguez et al., 2005)

    35. Una regin fotodisociada

    36. Una regin fotodisociada ms rayos X

    37. Metilamina en el espacio

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

    39. Aminocidos en el espacio?

    40. Hacia la vida: protenas

    41. Dnde se forma el polvo?

    42. El ciclo de la materia interestelar

    43. Molculas en el Universo temprano Las estrellas evolucionadas (gigantes rojas) producen el polvo. El polvo acelera la produccin de molculas por catlisis y evaporacin. La produccin del H2 en el gas es demasiado lenta. Entonces tenemos un problema para entender cmo se forman las molculas en un Universo sin polvo.

    44. PAH's hace 10 mil millones de aos