Revealing chemical reactions in high-mass star-forming regions with observations, laboratory experiments, and chemical network simulations
Project/Area Number |
20K14523
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Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan (2021-2023) Gakushuin University (2020) |
Principal Investigator |
谷口 琴美 国立天文台, 科学研究部, 特任助教 (40865549)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | 星間化学 / 星形成 / 電波天文観測 / 天文学 |
Outline of Research at the Start |
大質量星は銀河の進化や太陽系の形成過程を理解する上で重要だが、その形成過程の研究は中小質量星に比べて遅れている。大質量星周辺のガスの化学組成には天体毎に異なる特徴があると発見され、それは大質量星の形成過程を解明する手がかりとなり得ることがわかってきた。本研究では、この大質量星形成領域における化学的多様性の起源及び大質量星形成過程について、電波天文学的観測手法、室内実験、化学反応ネットワークシミュレーションの3つを統合的に駆使して解明することを目的とする。
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Outline of Annual Research Achievements |
南米チリにあるAtacama Large Millimeter Submillimeter Array (ALMA)の5つの大質量原始星周囲の炭素鎖分子及び有機分子の高空間分解能データの解析を行った。その結果、炭素鎖分子の一種であるHC5Nを5天体中3天体から検出した。また、その分子の空間分布は、温度が100 K以上の領域をトレースする高励起輝線のメタノール(CH3OH)の空間分布と一致することを示した。CH3CNの輝線の解析から、HC5Nが検出された大質量星のコアの温度は100 K以上であることも確認した。さらに、化学反応ネットワークシミュレーションを用いて、大質量星周囲の炭素鎖分子の生成・破壊メカニズムについて詳細を調べた。25-90 K程度で気相中で生成したHC5Nがダスト表面の氷内部に保持され、温度が100 K以上に達した時に蒸発した時に、観測されたHC5Nの存在量を再現することがわかった。以上の結果より、大質量星周囲の炭素鎖分子の生成メカニズムは低質量星周囲で見つかっていた25-35 Kの領域で起こるWarm Carbon-Chain Chemistry (WCCC)ではなく、より高温での生成による寄与が大きいことを示し、Hot Carbon-Chain Chemistry (HCCC)を提案した。 本研究期間において、主にALMAのデータを用いて、大質量星周囲のコアスケールから円盤スケールにかけての炭素鎖分子の観測を行った。HC3Nの振動励起輝線が、比較的進化の進んだウルトラコンパクト電離水素領域を形成している大質量星周囲の円盤の高温領域をトレースすることを示し、大質量星と低質量・中間質量星周囲の円盤との化学組成の比較も世界で初めて行った。また、炭素鎖分子に関するレビュー論文も受理された。
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Report
(4 results)
Research Products
(55 results)
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[Presentation] LMT 2millimeter receiver system (B4R): Overview and results of demo-science2023
Author(s)
Kotomi Taniguchi, Ryohei Kawabe, Takeshi Sakai, Bunyo Hatsukade, Kunihiko Tanaka, Akio Taniguchi, Yuki Yoshimura, Tatsuya Takekoshi, Teppei Yonetsu, Masato Hagimoto, Hiroyuki Maezawa, Yoichi Tamura, Kotaro Kohno, David H. Hughes, F. Peter Schloerb, and B4R/LMT Collaboration
Organizer
URSI GASS 2023
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[Presentation] Chemical Link among NH2CHO, HNCO, H2CO in High-Mass Protostellar Cores2023
Author(s)
Kotomi Taniguchi, Patricio Sanhueza, Fernando A. Olguin, Prasanta Gorai, Ankan Das, Fumitaka Nakamura, Masao Saito, Qizhou Zhang, Xing Lu, Shanghuo Li, Huei-Ru Vivien Chen
Organizer
Astrochemistry Symposium
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[Presentation] Understanding Chemical Differentiation around Five Massive Protostars Revealed by ALMA2023
Author(s)
Kotomi Taniguchi, Liton Majumdar, Paola Caselli, Shigehisa Takakuwa, Masao Saito, Kazuhito Dobashi, Fumitaka Nakamura, Tomomi Shimoikura, Tien-Hao Hsieh, Jonathan C. Tan, Zhi-Yun Li, Eric Herbst
Organizer
Planets VII
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[Presentation] 30-34 GHz Line Survey Observations toward the Serpens South with the eQ Receiver2023
Author(s)
Kotomi Taniguchi, Fumitaka Nakamura, Ryohei Kawabe, Ross Burns, Atsushi Nishimura, Chau-Ching Chiong, Sheng-Yuan Liu, You-Ting Yeh, Shih-Ping Lai, Tomomi Shimoikura, Kazuhito Dobashi, Yoshinori Yonekura, Yasumasa Yamasaki, & eQ-receiver team
Organizer
宇宙電波懇談会シンポジウム2022
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[Presentation] Understanding Chemical Diversity around Massive Young Stellar Objects2022
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Kotomi Taniguchi, Liton Majumdar, Paola Caselli, Shigehisa Takakuwa, Masao Saito, Kazuhito Dobashi, Fumitaka Nakamura, Tomomi Shimoikura, Tien-Hao Hsieh, Jonathan C. Tan, Zhi-Yun Li, & Eric Herbst
Organizer
From Clouds to Planets II: The Astrochemical Link
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[Presentation] Observational Evidence for Cyanopolyyne Chemistry around High-Mass Stars2022
Author(s)
Kotomi Taniguchi, Liton Majumdar, Paola Caselli, Tien-Hao Hsieh, Shigehisa Takakuwa, Masao Saito, Fumitaka Nakamura, Kazuhito Dobashi, Tomomi Shimoikura, Jonathan C. Tan, Zhi-Yun Li, Eric Herbst
Organizer
日本天文学会 秋季大会
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