Hydrogen cyanide (HCN) and its isomer hydrogen isocyanide (HNC) play an important role in molecular cloud chemistry and the formation of more complex molecules. We investigate here the impact of protostellar shocks on the HCN and HNC abundances from high-sensitivity IRAM 30 m observations of the prototypical shock region L1157-B1 and the envelope of the associated Class 0 protostar, as a proxy for the pre-shock gas. The isotopologues H12CN, HN12C, H13CN, HN13C, HC15N, H15NC, DCN, and DNC were all detected towards both regions. Abundances and excitation conditions were obtained from radiative transfer analysis of molecular line emission under the assumption of local thermodynamical equilibrium. In the pre-shock gas, the abundances of the HCN and HNC isotopologues are similar to those encountered in dark clouds, with an HCN/HNC abundance ratio ≈1 for all isotopologues. A strong D-enrichment (D/H ≈ 0.06) is measured in the pre-shock gas. There is no evidence of 15N fractionation neither in the quiescent nor in the shocked gas. At the passage of the shock, the HCN and HNC abundances increase in the gas phase in different manners so that the HCN/HNC relative abundance ratio increases by a factor 20. The gas-grain chemical and shock model uclchem allows us to reproduce the observed trends for a C-type shock with pre-shock density n(H) = $10^5\hbox{cm$^{-3}$}$ and shock velocity $V_\mathrm{ s}= 40\hbox{kms$^{-1}$}$. We conclude that the HCN/HNC variations across the shock are mainly caused by the sputtering of the grain mantle material in relation with the history of the grain ices.

中文翻译：

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休克中的 HCN/HNC 化学：L1157-B1 与 ASAI 的研究

氰化氢 (HCN) 及其异构体异氰化氢 (HNC) 在分子云化学和更复杂分子的形成中起着重要作用。我们通过对原型激波区域 L1157-B1 和相关 0 级原恒星的包络的高灵敏度 IRAM 30 m 观测，研究了原恒星激波对 HCN 和 HNC 丰度的影响，作为预激气体的代表。同位素体 H12CN、HN12C、H13CN、HN13C、HC15N、H15NC、DCN 和 DNC 在这两个区域均检测到。在局部热力学平衡的假设下，从分子线发射的辐射转移分析中获得了丰度和激发条件。在震前气体中，HCN 和 HNC 同位素体的丰度与在乌云中遇到的相似，对于所有同位素体，HCN/HNC 丰度比≈1。在预冲击气体中测量到强烈的 D 富集 (D/H ≈ 0.06)。在静止气体和激波气体中都没有 15N 分馏的证据。在激波通过时，气相中 HCN 和 HNC 丰度以不同方式增加，因此 HCN/HNC 相对丰度比增加了 20 倍。气粒化学和激波模型 uclchem 允许我们重现观察到的冲击前密度 n(H) = $10^5\hbox{cm$^{-3}$}$ 和冲击速度 $V_\mathrm{ s}= 40\hbox{kms$ 的 C 型冲击趋势^{-1}$}$。我们得出结论，HCN/HNC 在整个激波中的变化主要是由与颗粒冰的历史相关的颗粒地幔物质的溅射引起的。06) 是在预冲击气体中测量的。在静止气体和激波气体中都没有 15N 分馏的证据。在激波通过时，气相中 HCN 和 HNC 丰度以不同方式增加，因此 HCN/HNC 相对丰度比增加了 20 倍。气粒化学和激波模型 uclchem 允许我们重现观察到的冲击前密度 n(H) = $10^5\hbox{cm$^{-3}$}$ 和冲击速度 $V_\mathrm{ s}= 40\hbox{kms$ 的 C 型冲击趋势^{-1}$}$。我们得出结论，HCN/HNC 在整个激波中的变化主要是由与颗粒冰的历史相关的颗粒地幔物质的溅射引起的。06) 是在预冲击气体中测量的。在静止气体和激波气体中都没有 15N 分馏的证据。在激波通过时，气相中 HCN 和 HNC 丰度以不同方式增加，因此 HCN/HNC 相对丰度比增加了 20 倍。气粒化学和激波模型 uclchem 允许我们重现观察到的冲击前密度 n(H) = $10^5\hbox{cm$^{-3}$}$ 和冲击速度 $V_\mathrm{ s}= 40\hbox{kms$ 的 C 型冲击趋势^{-1}$}$。我们得出结论，HCN/HNC 在整个激波中的变化主要是由与颗粒冰的历史相关的颗粒地幔物质的溅射引起的。HCN 和 HNC 丰度在气相中以不同的方式增加，因此 HCN/HNC 相对丰度比增加了 20 倍。气体颗粒化学和冲击模型 uclchem 使我们能够重现观察到的 C 型冲击趋势预激波密度 n(H) = $10^5\hbox{cm$^{-3}$}$ 和激波速度 $V_\mathrm{ s}= 40\hbox{kms$^{-1}$}美元。我们得出结论，HCN/HNC 在整个激波中的变化主要是由与颗粒冰的历史相关的颗粒地幔物质的溅射引起的。HCN 和 HNC 丰度在气相中以不同的方式增加，因此 HCN/HNC 相对丰度比增加了 20 倍。气体颗粒化学和冲击模型 uclchem 使我们能够重现观察到的 C 型冲击趋势预激波密度 n(H) = $10^5\hbox{cm$^{-3}$}$ 和激波速度 $V_\mathrm{ s}= 40\hbox{kms$^{-1}$}美元。我们得出结论，HCN/HNC 在整个激波中的变化主要是由与颗粒冰的历史相关的颗粒地幔物质的溅射引起的。