アンモニアのオルソ・パラ比を用いた彗星分子の氷結温度決定に関する観測的研究

利用氨邻位比测定彗星分子凝固温度的观测研究

基本信息

批准号：
15654078
负责人：
渡部潤一
金额：
$ 1.98万
依托单位：
National Astronomical Observatory of Japan
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15654078/
关键词：
彗星アンモニアオルソ・パラ比

项目摘要

太陽系天体の中でも、低温で凍ったまま46億年間経過している彗星は原始太陽系の化石である。太陽に近づくと熱によりその成分を蒸発させることから、その成分分析によりどの程度の温度で氷結したかが推定できるが、一般に上限値に限られ、また揮発成分を失った短周期彗星には使えない。本研究では、低温領域で温度と明確な相関がある水素原子の核スピン状態の差:オルソ・パラ比によって彗星氷結温度を求めようとしたものである。水分子でこの方法を適用しようとすると、地球大気の水蒸気が邪魔となる欠点があったため、水素原子が三つあって彗星に含まれるアンモニアに注目した。アンモニアは蒸発後、光解離により、NH2という分子となって、母分子のアンモニアの情報を保ちながら、オルソ、パラそれぞれの輝線を発する。高分散分光で輝線分離ができれば、オルソ・パラ比を知ることができ、さらにはアンモニアのオルソ・パラ比を推定できる。平成16年度は、国立天文台ハワイ観測所の口径8mすばる望遠鏡の高分散分光器HDSを用いた観測結果をもとに、ヨーロッパのデータも用いながら、本研究のまとめを行った。これによって、7つの彗星についてのスピン温度がすべて30K前後に集中していることがはっきりした。この解釈としては、彗星が誕生した場所の温度を示しているという可能性の他に、元々アンモニア分子が誕生した原始太陽系星雲のもととなった分子雲の温度を示している可能性もある。これらの可能性のどちらが正しいかを検証するためには、アンモニア分子以外の観測を行う必要がある。そこでわれわれは急遽メタン分子のオルソ・パラ比を考慮に入れ、すばる望遠鏡などによる観測を行ったところ、これについてもアンモニア同様30Kの温度を示すことが判明した。現在、これらのデータを慎重に検討しているところであり、本研究によって、当初の目的よりも先に進んでしまったことは、望外の喜ばしい結果である。

在太阳系体中，原始太阳系的化石是在低温下冻结的彗星。随着组件接近太阳，由于热量蒸发，组件分析可以估计温度冷冻的程度，但通常仅限于上限，并且不能用于失去挥发性成分的短期彗星。在这项研究中，我们试图通过使用与低温区域的温度明显相关的氢原子的核自旋状态的差异：Ortho-Pararara。当尝试将这种方法与水分子施用时，它的缺点是地球大气中的水蒸气变得侵入性，因此我们专注于彗星中包含的氨，这些氨具有三个氢原子。蒸发后，氨通过光解离称为NH2的分子，并排放正骨和para发出亮度线，同时保持有关母分子氨的信息。如果可以使用高色散光谱分离发射线，则可以知道矫正参数，甚至可以估计氨的正参数。 2004年，基于在国家天文天文台夏威夷天文台的8M直径Subaru望远镜的高分散性光谱仪HDS基于观察结果，使用欧洲的数据编制了这项研究。这清楚地表明，这七颗彗星的所有自旋温度都集中在30k左右。这种解释可能表明彗星诞生的位置的温度，但也可能表明分子云的温度，该温度最初成为原始太阳星云的来源，氨分子诞生了。要验证这些可能性中的哪些是正确的，需要进行除氨分子以外的其他观测值。因此，我们考虑了甲烷分子的正参数比，并使用Subaru望远镜进行了观测，发现这也显示出30k的温度，就像氨一样。我们目前正在仔细考虑这些数据，这是一个出乎意料且令人愉快的发现，这项研究使我们远远超过了我们的原始目的。