同位体比異常から探る星・惑星系の有機分子進化

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ALMAを用いてL1527におけるH2CO分子とその同位体種の観測を行い、ノーマル種と重水素化物の空間的に広がった構造を観測した。これにより、100-1000 auスケールの空間分布を比較することができた。その結果、H2COが原始星近傍250 auに集中して存在しているのに対し、重水素化物 (HDCOおよびD2CO)は原始星から1000 au 程度離れた領域にも広がって存在していることがわかった。重水素濃縮は原始星のエンベロープの外側で顕著であり([D2CO]/[H2CO] = 0.8)、原始星近傍では低くなっていた ([D2CO]/[H2CO] < 0.04)。H2CO分子は星間塵上でCOの水素付加により生成された後、星間塵上から気相中に昇華すると考えられる。また、星間塵上で氷として存在する分子は原始星近傍で一気に気相中に昇華するため、気相の重水素濃縮度は星間塵上の氷全体の重水素濃縮度を反映している。重水素濃縮度は星なしコア期の低温 （およそ10 K）かつ高密度 (> 105 cm-3) の環境で効率よく進行するが、氷自体は重水素濃縮度が進行する以前の段階から作られるので、氷全体の重水素濃縮度は低いと考えられる。一方でエンベロープの外側1000 auでは重水素濃縮度が進む条件が満たされ、D2COが多いと考えられる。また、ALMAを用いてL1527におけるCCH分子の高空間分解能観測を行い、ノーマル種の空間的に広がった構造を観測した。重水素化物CCDとほぼ同等の観測条件で両者を比較したところ、重水素濃縮度が原始星近傍で低下する傾向はCCH分子についても確認された。CCHは星間塵上で作られたCH4が気相中に昇華した後、気相反応を経て生成されると考えられているため、原始星近傍での重水素濃縮度はH2CO分子と同様に星間塵上の氷全体の低い重水素濃縮度を反映していると考えられる。