Revealing chemical reactions in high-mass star-forming regions with observations, laboratory experiments, and chemical network simulations

通过观测、实验室实验和化学网络模拟揭示高质量恒星形成区域的化学反应

• 批准号: 20K14523
• 负责人: 谷口 琴美
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Astronomical Observatory of Japan (2021-2022)Gakushuin University (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14523/
• 关键词: 星間化学; 星形成; 電波天文観測; 天文学

低質量原始星周囲では温度が25-35K程度の領域で炭素鎖分子が生成していることが知られており、温かい炭素鎖分子の化学（Warm Carbon-Chain Chemistry; WCCC)として知られている。一方で、大質量原始星周囲の炭素鎖分子の生成メカニズムおよび有機分子との関係は明らかになっていない。そこで、南米チリにあるALMA干渉計のBand 3のデータを用いて、5つの大質量原始星周囲における、炭素鎖分子の一種であるHC5Nおよび酸素を含んだ有機分子 (CH3OH, CH3OCH3)、窒素を含んだ有機分子(CH3CN, CH2CHCN, CH3CH2CN)の空間分布や化学組成について調べた。空間分布の比較から、大質量原始星周囲ではHC5Nは温度が100K以上のホットコアと呼ばれる有機分子が気相中に豊富に存在する領域に共存する形でいることがわかった。観測された化学組成を化学反応シミュレーションの結果と比較したところ、観測された全分子の存在量は、温度が160-200K程度の段階のシミュレーションの結果と一致した。これらの結果は、大質量原始星周囲の炭素鎖分子は、低質量原始星周囲のWCCCよりも高温領域に存在し、新しい炭素鎖分子の科学メカニズムでないと説明できないことを示す。本研究で、Hot Carbon-Chain Chemistry (HCCC)を提案した。炭素鎖分子のうちシアノポリイン(HC2n+1N)などの比較的安定な分子種は、温度が25-100Kの領域で気相で生成し、固体ダストに吸着され、固体ダスト表面の氷マントルに蓄積していき、温度が100Kを超えた領域で氷マントルの蒸発と共に炭素鎖分子も蒸発するというメカニズムである。

Low quality of the original star week 囲 で は temperature が degree of 25 to 35 k の field で Carbon molecules lock が generated し て い る こ と が know ら れ て お り, Warm か い Carbon molecules lock の chemical (Warm Carbon - Chain Chemistry; WCCC) と し て know ら れ て い る. The relationship between a で on one side and the generation of メカニズムおよび organic molecules と by a 囲 <s:1> carbon lock molecule <e:1> around a massive primordial star is で clear ら になって な な な. そ こ で, south m チ リ に あ る ALMA dry involved meter の Band 3 の デ ー タ を with い て, 5 つ massive week of the original star の 囲 に お け る molecule, carbon lock の a で あ る HC5N お よ び acid contains を ん だ organic molecules (CH3OH, CH3OCH3), smothering contains を ん だ organic molecules (CH3CN, (CH2CHCN, CH3CH2CN) <s:1> spatial distribution や chemical composition に て て modulation べた. Spatial distribution の is か ら, massive original star week 囲 で は HC5N が は temperature above 100 k の ホ ッ ト コ ア と shout ば れ る organic molecules が 気 phase に aboundant に exist す る field に coexistence す る form で い る こ と が わ か っ た. 観 measuring さ れ た chemical composition を chemical anti 応 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results と し た と こ ろ, 観 さ れ た molecular の は, temperature, the presence of all が degree of 160-200 k の Duan Jie の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の と consistent し た. こ れ ら は, massive original star の results weeks 囲 の carbon molecules lock は, low quality of the original star week 囲 の WCCC よ り も に し, new high temperature field し い carbon molecules lock の science メ カ ニ ズ ム で な い と illustrate で き な い こ と を す. This study で, Hot Carbon-Chain Chemistry (HCCC)を proposal た た. Carbon molecules lock の う ち シ ア ノ ポ リ イ ン HC2n + 1 (n) な ど の is stable な molecules of は, 25-100 k temperature が の field で で 気 phase generated し, solid ダ ス ト に sorption さ れ, solid ダ ス ト surface の 氷 マ ン ト ル に accumulation し て い き, temperature 100 k を が え た field で 氷 マ ン ト ル の steamed 発 と に total carbon lock Zi Kang steamed and produced すると すると うメカニズムである.

项目成果

MPE(ドイツ)

MPE（德国）

大質量星が誕生している領域の化学組成と星の進化の過程 －分子で探る重い星が生まれる環境－

大质量恒星诞生区域的化学成分和恒星演化过程 - 利用分子探索大质量恒星诞生的环境 -

紫外線照射下における一酸化炭素の水素付加反応に関する室内実験

紫外线照射下一氧化碳加氢反应的室内实验

• 发表时间: 2020
• 作者: 平山朱実;久保崇紀;永井颯真;谷口琴美;山川紘一郎
• 通讯作者: 山川紘一郎

University of Virginia/NASA JPL(米国)

弗吉尼亚大学/NASA JPL（美国）

Chemical Compositions in the Vicinity of Protostars in Ophiuchus

蛇夫座原恒星附近的化学成分

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac214e
• 发表时间: 2021
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Taniguchi Kotomi;Majumdar Liton;Plunkett Adele;Takakuwa Shigehisa;Lis Dariusz C.;Goldsmith Paul F.;Nakamura Fumitaka;Saito Masao;Herbst Eric
• 通讯作者: Herbst Eric