2016 Fiscal Year Research-status Report
星間空間におけるアミノ酸生成ネットワークの総合的解明に向けた分光学的研究
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15K05027
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
尾関 博之 東邦大学, 理学部, 教授 (70260031)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 かおり 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 准教授 (80397166)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アミノ酸 / サブミリ波分光 / グリシン / 星間物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生命素材物質のうち本質的に重要であると考えられるアミノ酸の星間空間における検出は、我々の知る限り2017年4月の時点でまだ成功していない。そのため化学モデル計算により、アミノ酸やその前駆体候補物質の存在量が、さまざまな物理条件を仮定したうえで推定されている。中でも、ストレッカー反応と呼ばれる、アンモニアとシアン化水素を出発物質とする四段階の生成反応は、とくに重要であると考えられており、もっとも単純なアミノ酸であるグリシンの直接的な前駆体にあたるアミノアセトニトリルの存在量や、分布状態を調べることは、星間空間におけるグリシンの生成を議論する上で重要な手掛かりになる。我々は、これまでにアミノアセトニトリルの基底状態における分光データを整備してきたところであるが、最近報告されているモデル計算によれば、200K程度のある程度温かい領域で、この分子の存在量が最大になることが示されている。このような物理条件では、基底状態だけではなく、振動励起状態にある分子の検出が期待される。そこで本研究ではまず、アミノアセトニトリルの振動励起状態の分光学的同定を目指した。
研究初年度までに温度換算で200-300K程度の低エネルギー振動状態3種類を含む、合計6種類の振動励起状態を帰属することに成功したが、観測されたスペクトル線のうち特定の回転遷移で摂動によると思われる遷移エネルギーの不規則性が観測されていた。これらは振動状態間のコリオリ相互作用によるものと考えられたため、相互作用を取り入れたハミルトニアンを用いて解析を進めた（ボローニャ大学との共同研究）。その結果、低エネルギーの3種類の振動励起状態にあるアミノアセトニトリルのスペクトル線周波数を星間探査に十分な精度で説明することができるようになった。この結果は現在論文として投稿準備中である。
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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
本研究においてアミノアセトニトリルの振動励起状態として認識されたスペクトル線は2000本以上に及んだが、振動回転相互作用の存在により、その解析は大変複雑でかつ困難なものになった。しかし、ボローニャ大学との共同研究を開始し、互いのデータおよび解析結果を提示しあうことで、解決につなげることができた。この結果はAstrophysical Journal Supplementに投稿し、現在査読中である。
また、アミノ酸（グリシン）の前駆体の一種として別途考えられる、ヒダントインという分子に関しても、振動基底状態および振動励起状態二種類について分光学的同定に成功した。この結果についてはAstronomy & Astrophysics誌に掲載された。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに分光学的同定に成功したアミノアセトニトリルおよびヒダントインの分光情報を、データベース化して天文コミュニティーに広く提供することで、これらの分子の探査に貢献することを目指す。
ストレッカー反応にかかわる分子の測定はほぼ終了したと考えられるので、ヒダントインをはじめとする、ストレッカー反応以外のアミノ酸生成機構に着目した分光実験を進める予定である。特にアミノメタノール（NH2CH2OH)は、グリシンの前駆体となりうることが理論的に示されているが、分光データがまったく存在していないため、今後はこの課題に重点的に取り組む予定である。以上について、海外共同研究者（フランス リール第一大学Stephane Bailleux 博士 および イタリア ボローニャ大学 Claudio Degli-Esposti博士）と十分連携を取りながら進めていく。
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| Causes of Carryover |
スペクトル測定にあたり検出器の冷却が必要であり、そのための液体ヘリウムの調達にある程度予算を見込んでいた。しかし、平成28年度は振動回転相互作用の解析に相当な時間を要したため、検出器を冷却維持しなければならない期間が短くて済み、液体ヘリウムの使用量が結果として少なくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
スペクトル解析作業が一段落しているので、平成29年度は実験室分光に重点的に取り組む予定である。そのため次年度繰り越し分は、おもに液体ヘリウムの調達に充当する。
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