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

基本信息

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

项目摘要

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。

众所周知，碳链分子是在温度约为25-35K的区域中的低质量原恒星周围产生的，这被称为温碳链化学（WCCC）。另一方面，大质量原恒星周围碳链分子的形成机制及其与有机分子的关系尚不清楚。因此，利用南美洲智利ALMA干涉仪的波段3数据，我们研究了五颗大质量原恒星周围的一类碳链分子HC5N、含氧（CH3OH、CH3OCH3）和氮的有机分子的空间分布和化学成分。研究了所含有机分子（CH3CN、CH2CHCN、CH3CH2CN）的含量。空间分布比较表明，在大质量原恒星周围，HC5N共存于热核中，该区域的温度为100 K或更高，气相中有机分子丰富。当将观察到的化学成分与化学反应模拟的结果进行比较时，观察到的所有分子的丰度与大约 160-200K 温度下的模拟结果相匹配。这些结果表明，大质量原恒星周围的碳链分子存在于比低质量原恒星周围的WCCC更热的区域，并且只能用碳链分子的新科学机制来解释。在这项研究中，我们提出了热碳链化学（HCCC）。碳链分子中，氰基多炔（HC2n+1N）等相对稳定的分子种类在25-100K的温度范围内在气相中生成，吸附到固体尘埃上，并积聚在固体尘埃表面的冰幔中。机理是当温度超过100 K时，冰幔蒸发，碳链分子也蒸发。

项目成果

期刊论文数量（35）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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 -

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Carbon-chain Chemistry versus Complex-organic-molecule Chemistry in Envelopes around Three Low-mass Young Stellar Objects in the Perseus Region

英仙座区域三个低质量年轻恒星周围包层中的碳链化学与复杂有机分子化学

DOI：
10.3847/1538-4357/abe854
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Taniguchi Kotomi;Majumdar Liton;Takakuwa Shigehisa;Saito Masao;Lis Dariusz C.;Goldsmith Paul F.;Herbst Eric
通讯作者：
Herbst Eric

Carbon Chain Chemistry in Hot-core Regions around Three Massive Young Stellar Objects Associated with 6.7 GHz Methanol Masers

与 6.7 GHz 甲醇微波激射器相关的三个大质量年轻恒星周围热核区域的碳链化学

DOI：
10.3847/1538-4357/abd6c9
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Taniguchi Kotomi;Herbst Eric;Majumdar Liton;Caselli Paola;Tan Jonathan C.;Li Zhi;Shimoikura Tomomi;Dobashi Kazuhito;Nakamura Fumitaka;Saito Masao
通讯作者：
Saito Masao

30-34 GHz Line Survey Observations toward the Serpens South with the eQ Receiver

使用 eQ 接收器对 Serpens 南线进行 30-34 GHz 线路勘测观测

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kotomi Taniguchi; Fumitaka Nakamura; Ryohei Kawabe; Ross Burns; Atsushi Nishimura; Chau
通讯作者：
Chau

Nitrile chemistry in a disk structure around the G24.78+0.08 hyper-compact HII region

G24.78 0.08 超紧凑 HII 区域周围圆盘结构中的腈化学

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kotomi Taniguchi; Kei Tanaka; Y. Zhang; R. Fedriani; J. C. Tan; S. Takakuwa; F. Nakamura; M. Saito; L. Majumdar; E. Herbst
通讯作者：
E. Herbst