T E S I S - CRyA, UNAM

CAPÍTULO 1.
MEDIO INTERESTELAR
1.2. GAS MOLECULAR
Transiciones rotacionales
Involucran la rotación de la molécular como un todo y por tanto un giro de los núcleos
unos respecto a otros. La energía rotacional es
E rot ≃ 1 2 Iω2 ≃
( m
M
)
E el . (1.3)
Para valores típicos, resulta E rot ≃ 6.5×10 −16 erg, que corresponde a una frecuencia de
transición
que cae en el rango del radio.
ν rot = E rot /h =9.8×10 10 Hz,
Estas energías son aditivas, en la aproximación Born-Oppenheimer, de modo que la
energía total de la molécula es
E tot = E el + E vib + E rot .
Las temperaturas características, para estas transiciones son,
T el = E el /k ≃ 9.4×10 4 K,
T vib = E vib /k ≃ 600 K,
T rot = E rot /k ≃ 5 K.
Cabe mencionar que cada transición se puede subdividir a causa de su estructura fina o
hiperfina. Ya que en las nubes moleculares las temperaturas son típicamente del orden de
10 K, en general solo se excitarán las transiciones rotacionales.
Las moléculas diatómicas homonucleares como el H 2 , C 2 , N 2 , etc. cuyo momento dipolar
permanente es nulo no pueden emitir radiación por medio de transiciones puramente
rotacionales. Debido a esto, el estudio de la fase molecular, ha sido obstaculizado por el
hecho de que el hidrógeno molecular, componente fundamental de las nubes moleculares,
al ser una molécula homonuclear, tiene prohibidas todas sus transiciones rotacionales y no
se puede observar directamente. Solo en las zonas de elevada temperatura (∼ 3000 K), en
donde puedan excitarse sus transiciones vibracionales se observa directamente la emisión de
la molécula de H 2 . Pero estas condiciones solo se dan en zonas muy reducidas.
Es por esto que el estudio de la distribución general de gas molecular en la Galaxia se
ha tenido que hacer a través de la emisión de otras moléculas mucho menos abundantes
que el hidrógeno tales como CO, OH, CH, H 2 CO, CS, NH 3 , etc. A lo largo de los años, el
monóxido de carbono (CO) se ha convertido en el trazador más usado en discos galácticos
debido a sus características como se verá a continuación.
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