Understanding starburst phenomena by ALMA wide-frequency band molecular line survey
Project/Area Number |
21K03634
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
Principal Investigator |
原田 ななせ 国立天文台, 科学研究部, 助教 (10785421)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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Keywords | スターバースト銀河 / 電波天文学 / ALMA / 星間化学 / 近傍銀河 / 星形成 / 理論天文学 |
Outline of Research at the Start |
銀河の中には星形成が非常に盛んである段階にあるスターバーストを経験している銀河がある。そうしたスターバーストは銀河進化の中でも重要な段階であるが、それを引き起こす条件や抑制する要素は分かっていない。本研究では、スターバーストとその抑制に寄与する物理条件を、星形成の材料である分子の化学組成から明らかにすることを目的とする。その為我々が行ったアルマ大型プログラムALCHEMI の超広周波数域、高感度のラインサーベイを用いる。この系外銀河の星間化学としては画期的な観測結果と分子の存在量を導き出す化学モデル計算から、近傍銀河で分子の性質によって多種の分子存在量がどう変わるかの理解を飛躍的に発展させる。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究は近傍の星形成が活発な銀河の分子組成を調べ、そこから星の材料である分子ガスの物理条件を明らかにすることを目的としている。アルマ大型プログラムの一つALCHEMIというプログラムのデータを用い、多数の分子輝線の統計的研究を主成分分析(PCA)を用い行う計画である。そこからどの分子輝線でどういった物理条件をトレースすることができるのかを調べることにより、良い分子輝線のトレーサーを探し出し、それを他の銀河の観測などに応用することが期待できる。この統計的研究を進める中で衝撃波が予測される領域でHOCO+(プロトン化された二酸化炭素)という分子の量が予期せず増えていることを発見した。研究計画のうちの2年目にあたる2022年度はこの分子について主著論文を発表した。この分子が衝撃波の起こるところで増えることは今まで知られていなかったが、他の衝撃波トレーサーと非常に良い空間的分布の相関があることがわかった。また、こうしたプロトン化された二酸化炭素が増えることは衝撃波によって二酸化酸素の氷が昇華し、さらにそれにプロトンがついたことで説明ができる。文献から二酸化炭素の氷の量も調べることができるため、かなりの量の氷が衝撃波によって昇華されていることがわかった。
また、本来の目的であった、多数の輝線強度図から主成分分析という統計的研究をする計画では多数の分子の分布の中にどういった物理的条件を持つ領域(成分)がどれだけあるかを調べることができ、衝撃波の由来や星形成の年齢に関連する興味深い結果が得られてきている。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アルマ大型プログラムALCHEMIの積分強度図を用い主成分分析を行う中でHOCO+という分子が予期せずに衝撃波トレーサーと非常によく似た分布をすることがわかった。この分子は二酸化炭素がプロトン化されたもので、二酸化炭素氷が衝撃波によって昇華されたものがプロトン化された可能性が高いという結果を得ることができた。そしてこの結果を Harada et al. (2022) The Astrophysical Journal 983, 80として発表することができた。また、当初の計画である主成分分析に関しても論文を順調に準備中である。
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Strategy for Future Research Activity |
今年度は今行っている統計的研究の論文を早急に出版する。また、それらで得られてきた紫外線の影響や宇宙線の影響などによると考えられる輝線強度の変化について化学モデルと放射輸送計算を合わせたモデルにより解釈する研究に着手する。
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Report
(2 results)
Research Products
(32 results)
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[Journal Article] Diverse Molecular Structures Across The Whole Star-Forming Disk of M83: High fidelity Imaging at 40pc Resolution2023
Author(s)
Koda, Jin ; Hirota, Akihiko ; Egusa, Fumi ; Sakamoto, Kazushi ; Sawada, Tsuyoshi ; Heyer, Mark ; Baba, Junichi ; Boissier, Samuel ; Calzetti, Daniela ; Donovan Meyer, Jennifer ; Elmegreen, Bruce G. ; Gil de Paz, Armando ; Harada, Nanase et al.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: -
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Methanol masers in NGC 253 with ALCHEMI2022
Author(s)
Humire P. K.、Henkel C.、Hernandez-Gomez A.、Martin S.、Mangum J.、Harada N.、Muller S.、Sakamoto K.、Tanaka K.、Yoshimura Y.、Nakanishi K.、Muehle S.、Herrero-Illana R.、Meier D. S.、Caux E.、Aladro R.、Mauersberger R.、Viti S.、Colzi L.、Rivilla V. M.、Gorski M.、Menten K. M.、Huang K.-Y.、Aalto S.、他2名
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Journal Title
Astronomy and Astrophysics
Volume: 663
Pages: A33-A33
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] AGN-driven Cold Gas Outflow of NGC 1068 Characterized by Dissociation-Sensitive Molecules2022
Author(s)
Toshiki Saito, Shuro Takano, Nanase Harada, Taku Nakajima, Eva Schinnerer, Daizhong Liu, Akio Taniguchi, Takuma Izumi, Yumi Watanabe, Kazuharu Bamba, Kotaro Kohno, Yuri Nishimura, Sophia Stuber, Tomoka Tosaki
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 935
Issue: 2
Pages: 155-155
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] ALCHEMI Finds a “Shocking” Carbon Footprint in the Starburst Galaxy NGC 2532022
Author(s)
Harada Nanase、Martin Sergio、Mangum Jeffrey G.、Sakamoto Kazushi、Muller Sebastien、Rivilla Victor M.、Henkel Christian、Meier David S.、Colzi Laura、Yamagishi Mitsuyoshi、Tanaka Kunihiko、Nakanishi Kouichiro、Herrero-Illana Ruben、Yoshimura Yuki、Humire P. K.、Aladro Rebeca、van der Werf Paul P.、Emig Kimberly L.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 938
Issue: 1
Pages: 80-80
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Tracing Interstellar Heating: An ALCHEMI Measurement of the HCN Isomers in NGC 2532022
Author(s)
Behrens Erica、Mangum Jeffrey G.、Holdship Jonathan、Viti Serena、Harada Nanase、Martin Sergio、Sakamoto Kazushi、Muller Sebastien、Tanaka Kunihiko、Nakanishi Kouichiro、Herrero-Illana Ruben、Yoshimura Yuki、Aladro Rebeca、Colzi Laura、Emig Kimberly L.、Henkel Christian、Huang Ko-Yun、Humire P. K.、他3名
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 939
Issue: 2
Pages: 119-119
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The Kiloparsec-scale Neutral Atomic Carbon Outflow in the Nearby Type 2 Seyfert Galaxy NGC 1068: Evidence for Negative AGN Feedback2022
Author(s)
Toshiki Saito, Shuro Takano, Nanase Harada, Taku Nakajima, Eva Schinnerer, Daizhong Liu, Akio Taniguchi, Takuma Izumi, Yumi Watanabe, Kazuharu Bamba, Eric Herbs, Kotaro Kohno, Yuri Nishimura, Sophia Stuber, Yoichi Tamura, and Tomoka Tosaki
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Journal Title
The Astrophysical Journal Letters
Volume: 927
Issue: 2
Pages: L32-L32
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Starburst Energy Feedback Seen through HCO+/HOC+ Emission in NGC 253 from ALCHEMI2021
Author(s)
Harada Nanase、Martin Sergio、Mangum Jeffrey G.、Sakamoto Kazushi、Muller Sebastien、Tanaka Kunihiko、Nakanishi Kouichiro、Herrero-Illana Rubin、Yoshimura Yuki、Muehle Stefanie、Aladro Rebeca、Colzi Laura、Rivilla Victor M.、Aalto Susanne、Behrens Erica、Henkel Christian、Holdship Jonathan、Humire P. K.他
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 923
Issue: 1
Pages: 24-24
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The distribution and origin of C2H in NGC 253 from ALCHEMI2021
Author(s)
Holdship J.、Viti S.、Martin S.、Harada N.、Mangum J.、Sakamoto K.、Muller S.、Tanaka K.、Yoshimura Y.、Nakanishi K.、Herrero-Illana R.、Muehle S.、Aladro R.、Colzi L.、Emig K. L.、Garcia-Burillo S.、Henkel C.、Humire P.、Meier D. S.、Rivilla V. M.、van der Werf P.
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Journal Title
Astronomy and Astrophysics
Volume: 654
Pages: A55-A55
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] ALCHEMI, an ALMA Comprehensive High-resolution Extragalactic Molecular Inventory2021
Author(s)
Martin S.、Mangum J. G.、Harada N.、Costagliola F.、Sakamoto K.、Muller S.、Aladro R.、Tanaka K.、Yoshimura Y.、Nakanishi K.、Herrero-Illana R.、Muehle S.、Aalto S.、Behrens E.、Colzi L.、Emig K. L.、Fuller G. A.、Garcia-Burillo S.、Greve T. R.、Henkel C.、Holdship J.、Humire P.、Hunt L.、Izumi T.、Kohno K.他
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Journal Title
Astronomy and Astrophysics
Volume: 656
Pages: A46-A46
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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