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Astroqu mica: qu mica en el espacio

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    1. Astroquímica: química en el espacio Vladimir Escalante Ramírez Centro de Radioastronomía y Astrofísica 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 absorción de la luz estelar y la emisión de luz propia. En algunos lugares se observan acumulaciones de materia interestelar en forma de “nebulosas” y “nubes”. La densidad del gas varía entre 1 y 106 átomos 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. Moléculas en discos protoplanetarios

    10. Radiotelescopio de 25m, Onsala, Suecia

    11. Composición del polvo El polvo interestelar está formado de granos de menos de 0.1 micras de carbón, sílice (SiO2), silicatos (SiO4), hierro. Hay unos cuantos granos de polvo por cada 109 átomos en el gas.

    12. Moléculas en la materia interestelar Hasta mayo de 2006 se habían detectado 134 moléculas en el medio interestelar y circumestelar. H2 es la más abundante seguida del CO La más pesada es HC11N Algunas moléculas interesantes: H2O CH3COOH (ácido acético, alias vinagre) HCONH2 y CH3CONH2 (formamida y acetamida, enlaces peptídicos) ¿¿H2NCH2COOH (glicina, un aminoácido)??

    13. ¿Cómo se forman las moléculas? C+O ??CO no funciona en el medio interestelar (bajas densidades y temperaturas) porque los átomos se repelen. Podemos comenzar por formar H2 en granos de polvo: H + H + grano de polvo ??H2+grano de polvo seguido de ionización de átomos de carbón C + luz estelar ??C+ + e seguida de C+ + H2 ??CH2+ CH2+ + e ??CH + H CH + O ??CO + H

    14. ¿Cómo se destruyen las moléculas? CO + luz estelar ? C + O H2 + luz estelar ? H + H Gas muy caliente.

    15. Un modelo químico “sencillo” Tenemos que considerar miles de reacciones y cientos de moléculas para reproducir las abundancias observadas.

    16. Cinética de reacciones

    17. Modelo científico Es un sistéma lógicamente coherente de hipótesis sobre un conjunto de fenómenos Usan un lenguaje simbólico (generalmente matemáticas) Abstraen la realidad (como en el arte) Crean contextos comunes para argumentar una teoría Facilitan hacer predicciones verificables

    18. Un modelo atómico

    21. Hidrocarbones (y otros)

    22. Polimerización

    23. Construyendo moléculas

    24. PAH’s: hidrocarbones policíclicos aromáticos

    25. Identificando moléculas Descubrimiento de los PAH's (hidrocarbonos policíclicos aromáticos) en el Rectángulo Rojo. Leger & Puget, 1984, A&A, 137, L5

    26. El Rectángulo Rojo

    27. Cinética de una reacción

    28. Cinética de una reacción

    29. Tasa de reacción

    30. Polarización de moléculas

    31. Un poco de física cuántica

    32. Calculando la abundancia de moléculas Si conocemos la tasa de cada reacción k(T): X + Y ??Z k(T) n(X) n(Y) da el número de moléculas Z formadas por segundo por cm3, donde n(X) y n(Y) son las densidades de reactantes X y Y. Para cada molécula tenemos una ecuación:

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

    34. S140 (Rodríguez et al., 2005)

    35. Una región fotodisociada

    36. Una región fotodisociada más rayos X

    37. Metilamina en el espacio

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

    39. ¿Aminoácidos en el espacio?

    40. Hacia la vida: proteínas

    41. ¿Dónde se forma el polvo?

    42. El ciclo de la materia interestelar

    43. Moléculas en el Universo temprano Las estrellas evolucionadas (gigantes rojas) producen el polvo. El polvo acelera la producción de moléculas por catálisis y evaporación. La producción del H2 en el gas es demasiado lenta. Entonces tenemos un problema para entender cómo se forman las moléculas en un Universo sin polvo.

    44. PAH's hace 10 mil millones de años