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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.14.2012.tde-22112012-211332
Document
Author
Full name
Luciene da Silva Coelho
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Supervisor
Committee
Friaca, Amancio Cesar Santos (President)
Gruenwald, Ruth Bomfim
Rodrigues, Fabio
Title in Portuguese
Formação de moléculas orgânicas em ambientes interestelares 
Keywords in Portuguese
astrobiologia
Astroquímica
meio interestelar
Abstract in Portuguese
Este trabalho apresenta o estudo de algumas moléculas do meio interestelar úteis para o levantamento do conteúdo de matéria orgânica do universo e para as condições pré-bióticas na Terra e em outros ambientes no universo. Utilizamos como objeto-teste a Nebulosa Cabeça de Cavalo, devido à sua geometria simples, à sua distância moderada até nós, ao seu campo de radiação ultravioleta bem conhecido resultante da iluminação por uma estrela próxima, $\sigma$ Orionis, e por ter sido extensivamente estudada por diversos trabalhos. Desse modo, podemos investigar com segurança diversos processos físicos e químicos no meio interestelar. O principal instrumento utilizado neste trabalho foi o código PDR Meudon devido ao fato de que é amplamente utilizado por ser um dos programas de análise de dados de projetos recentes de astronomia, como o projeto Herschel, e por ser público. O código pode ser utilizado para modelizar com confiabilidade a Nebulosa Cabeça de Cavalo, visto que ela mesma é uma PDR (região de fotodissociação) prototípica. Atualizamos o setor de química do código para testar diversos cenários de formação de moléculas. Consideramos o impacto nas abundâncias derivadas das moléculas de várias suposições em relação ao estado do gás (modelos isocórico, isotérmico e isobárico), decidindo em favor de um modelo isobárico. Verificou-se o papel dos raios cósmicos e de vários conjuntos de dados das reações químicas. Obtivemos as abundâncias de várias moléculas, incluindo algumas de potencial importância pré-biótica: CN e seus íons, HCN, HNC, nitrilas e seus íons, hidretos de nitrogênio, benzeno. Investigamos o papel dos ânions e dos PAHs. Finalmente, exploramos canais de produção para heterocíclicos nitrogenados com relevância em astrobiologia: pirrol e piridina. As presentes simulações apresentaram como a exploração de uma pequena gama de possíveis canais de produção de heterocíclicos já resultou em abundâncias significativas para ao menos uma espécie de heterocíclicos nitrogenados, a piridina. Dessa forma, excursões sistemáticas pelos diversos canais de produção deverão revelar mais espécies para serem alvos de buscas.
Title in English
Formation fo organic molecules in the interstellar medium
Keywords in English
astrobiology
Astrochemistry
ISM
Abstract in English
This work presents the study of some molecules of the interstellar medium that are useful for the bookkeeping of the molecular content of the universe and for prebiotic conditions on Earth and in other environments in the universe. The Horsehead Nebula was chosen as test object, due to its simple geometry, its moderate distance to us, its well-known ultraviolet radiation field resulting from the star $\sigma$ Orionis, and due the fact that it has been extensively studied in several works. In this way, we can safely investigate several physical and chemical processes on the interstellar medium. The main tool used in the present work was the Meudon PDR code due the fact that it is widely used as one of the legacy data analysis programs of current astronomy projects, e.g. the Herschel project, and it is public. The code can reliably model the Horsehead Nebula, since this nebula is a prototypic PDR (photodissociation region). We updated the chemical sector of the code in order to test several scenarios for molecule production. We considered the impact on the derived molecule abundances of several assumptions relative to the gas state (isochoric, isothermal and isobaric models), and the isobaric model was found to be the most plausible. We checked the role of cosmic rays and several datasets of chemical reactions. We derived the abundances of several molecules, including some of potential prebiotic importance: CN and their ions, HCN, HNC, nitriles and their ions, nitrogen hydrides, and benzene. We investigated the role of anions and PAHs. Finally, we explored production channels for astrobiologically relevant nitrogenated heterocycles: pyrrole and pyridine. This presents simulations show us how the exploration of a small quantities of possibles path of prodution of heterocycles resulted already in significants abundances at least one n-heterocycle specie, the pyridine. Thereby, systemact tours for the many productions paths should show more species to be targe of searches.
 
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tese_corrigida.pdf (3.02 Mbytes)
Publishing Date
2013-01-31
 
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