O fósforo (P) é um elemento crucial para a vida devido ao seu papel central em várias biomoléculas. Moléculas portadoras de P foram descobertas em diferentes regiões da Via Láctea, mas ainda não em direção a um ambiente extragalático
Procuramos moléculas portadoras de P em direção à galáxia NGC 253 da explosão estelar próxima. Usando observações do projeto ALMA Comprehensive High-resolution Extragalactic Molecular Inventory (ALCHEMI), usamos o pacote MADCUBA para modelar a emissão de moléculas portadoras de P assumindo termodinâmica local Condições de equilíbrio (LTE).
Também realizamos uma análise não-LTE usando SpectralRadex. Relatamos a detecção de uma molécula portadora de P, nitreto de fósforo (PN), pela primeira vez em um ambiente extragalático, em direção a duas nuvens moleculares gigantes (GMCs) de NGC 253. A análise LTE produz densidades de coluna médias de feixe PN totais N = (1,20 ± 0,09) × 1013 cm-2 e N = (6,5 ± 1,6) × 1012 cm-2, que se traduzem em abundâncias em relação a H2 de χ = (8,0 ± 1,0) × 10-12 e χ = (4,4 ± 1,2) × 10-12.
Derivamos uma baixa temperatura de excitação de Tex = (4,4 ± 1,3) K em direção ao GMC com a emissão PN mais brilhante, o que indica que PN está subtermicamente excitado. A análise não-LTE resulta em densidades de coluna consistentes com os valores LTE. Também procuramos por outras moléculas contendo P (PO, PH3, CP e CCP), e os limites superiores foram derivados. As relações PO / PN derivadas são <1,3 e <1,7. A razão de abundância entre PN e o marcador de choque SiO derivado de NGC 253 segue a mesma tendência encontrada anteriormente para fontes galácticas.
A comparação das observações com modelos químicos indica que as abundâncias moleculares derivadas de PN em NGC 253 podem ser explicadas por química impulsionada por choque seguida por fotoquímica impulsionada por raios cósmicos.
Publicado em 12/12/2021 10h40
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