The earliest stage of star formation to be studied by observing deuterated molecules

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H05645
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 立松 健一 国立天文台, 野辺山宇宙電波観測所, 教授 (40202171)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂井 南美 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (70533553) ; 酒井 剛 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20469604) ; 小川 英夫 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 客員教授 (20022717) ; 徳田 一起 九州大学, 理学研究院, 特任助教 (60802139)
• Project Period (FY): 2020-08-31 – 2025-03-31
• Keywords: 星形成 / 分子雲コア / 始動条件 / 重水素

Outline of Annual Research Achievements

本科学研究費で開発した野辺山45m電波望遠鏡用の新受信機「7ビーム3帯域両偏波受信機（愛称7BEE)」の技術的詳細に関して、学術専門誌査読論文にまとめ上げた(Yamazaki et al. 2023)。
新受信機は、順調に科学観測を行っており、今年度は、オリオン座巨大分子雲、M17 SW巨大分子雲、おうし座分子雲、における観測を実行した。
オリオン座分子雲の観測においては、重水素を含む分子と軽水素分子を含む分子の強度並びにその分布を詳細に比較した。その結果、(1)DCO+ とH13CO+ の分布、DNC とHN13C の分布は一次近似的には似ていること、(2) コア内のD/H 分布は比較的特徴が少なく、少なくともダスト連続波ピーク位置で極大を示すという傾向は顕著には見られないこと、(3) DCO+,DNC のラインの光学的厚みが強度比に影響している可能性が考えられることが明らかになった。
M17 SW巨大分子雲においては、重水素を含む分子DCN のD/H比には温度依存性がありそうであること、別の重水素を含む分子DNC のD/H比は温度依存性よりもクランプ毎の環境の違いが効いている可能性が高そうであることを示した。
おうし座分子雲においては新規に開発した7BEE受信機と従前のFOREST受信機を用いた観測を行った。FOREST受信機を用いたおうし座のなかのB213W領域の同一フィラメント内にある星ありコアと星なしコアのo-NH2D輝線観測では、同一フィラメント内での分子雲コアの多様な進化を捉えている可能性が捉えられた。
受信機の立ち上げ観測の進捗、ならびに上記の観測結果は、日本天文学会2024年春季年会にて口頭発表（4件）、ポスター発表（1件）された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新受信機を用いた立ち上げ観測、ならびに科学観測は順調に行われており、今年度、日本天文学会における口頭発表が4件、（口頭発表付き）ポスター発表1件を行っている。その内容は、概ね、本科学研究費の目的として記述した内容に沿っており、順調に進展していると言える。観測的研究成果は十分に学術専門誌査読論文に値するものであり、2024年度に学術専門誌査読論文として取りまとめる予定である。

Strategy for Future Research Activity

2024年度は研究最終年度であり、研究成果の学術専門誌査読論文への投稿を最重要として取り組む。論文のとりまとめに際し、研究内容の説明力を上げるための追加観測が必要になる可能性があるが、必要に応じて、野辺山４５ｍ電波望遠鏡と新受信機を用いた追加観測を、有料望遠鏡時間の枠組みで実施する。また、開発した新受信機は、野辺山宇宙電波観測所45m電波望遠鏡の有料望遠鏡時間のfacility受信機として、全世界に向けて一般公開する予定であり、そのための利用案内文書などドキュメンテーション整備を行う。

Research Products

• [Int'l Joint Research] KASI/University of Science and Technology/Seoul National University(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: KASI/University of Science and Technology/Seoul National University
• [Int'l Joint Research] Shanghai Astronomical Observatory/Peking University/Yunnan Observatories(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: Shanghai Astronomical Observatory/Peking University/Yunnan Observatories
  • # of Other Institutions: 1
• [Int'l Joint Research] The University of Texas at Austin/East Asian Observatory(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: The University of Texas at Austin/East Asian Observatory
• [Int'l Joint Research] European Southern Observatory(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: European Southern Observatory
• [Int'l Joint Research] University of Manchester/Armagh Observatory and Planetarium(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University of Manchester/Armagh Observatory and Planetarium
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 8
• [Journal Article] ALMA Survey of Orion Planck Galactic Cold Clumps (ALMASOP): Discovery of an Extremely Dense and Compact Object Embedded in the Prestellar Core G208.68-19.92-N2 (2024)
  • Author(s): Hirano Naomi、Sahu Dipen、Liu Sheng-Yaun、Liu Tie、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 961 Pages: 123～123
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad09e2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA Survey of Orion Planck Galactic Cold Clumps (ALMASOP): Molecular Jets and Episodic Accretion in Protostars (2024)
  • Author(s): Dutta Somnath、Lee Chin-Fei、Johnstone Doug、Lee Jeong-Eun、Hirano Naomi、Di Francesco James、Moraghan Anthony、Liu Tie、Sahu Dipen、Liu Sheng-Yuan、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: The Astronomical Journal Volume: 167 Pages: 72～72
  • DOI: 10.3847/1538-3881/ad152b
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ALMA-QUARKS Survey: Detection of Two Extremely Dense Substructures in a Massive Prestellar Core (2024)
  • Author(s): Mai Xiaofeng、Liu Tie、Liu Xunchuan、Zhu Lei、Garay Guido、Goldsmith Paul F.、Juvela Mika、Liu Hongli、Mannfors Emma、Tej Anandmayee、Sanhueza Patricio、Li Shanghuo、Xu Fengwei、Semadeni Enrique Vazquez、Jiao Wenyu、Peng Yaping、Baug T.、Yang Aiyuan、... 、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 961 Pages: L35～L35
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ad19c3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA High-resolution Spectral Survey of Thioformaldehyde (H2CS) toward Massive Protoclusters (2024)
  • Author(s): Chen Li、Qin Sheng-Li、Liu Tie、Liu Hong-Li、Liu Sheng-Yuan、Liu Meizhu、Shi Hongqiong、Li Chuanshou、Tang Mengyao、Zhang Tianwei、Tatematsu Ken’ichi、Li Xiaohu、Xu Fengwei、Wu Yuefang、Yang Dongting
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 962 Pages: 13～13
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad110f
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ALMA-QUARKS Survey. I. Survey Description and Data Reduction (2024)
  • Author(s): Liu Xunchuan、Liu Tie、Zhu Lei、Garay Guido、Liu Hong-Li、Goldsmith Paul、Evans Neal、Kim Kee-Tae、Liu Sheng-Yuan、Xu Fengwei、Lu Xing、Tej Anandmayee、Mai Xiaofeng、Bronfman Leonardo、Li Shanghuo、Mardones Diego、Stutz Amelia、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: Research in Astronomy and Astrophysics Volume: 24 Pages: 025009～025009
  • DOI: 10.1088/1674-4527/ad0d5c
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Magnetic Field in the Colliding Filaments G202.3+2.5 (2024)
  • Author(s): Gu Qi-Lao、Liu Tie、Li Pak Shing、Shen Zhi-Qiang、Liu Xunchuan、Liu Junhao、... 、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 963 Pages: 126～126
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad1bc7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ALMA Survey of 70 μm Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES). X. Hot Gas Reveals Deeply Embedded Star Formation (2024)
  • Author(s): Izumi Natsuko、Sanhueza Patricio、Koch Patrick M.、Lu Xing、Li Shanghuo、Sabatini Giovanni、Olguin Fernando A.、Zhang Qizhou、Nakamura Fumitaka、Tatematsu Ken’ichi、Morii Kaho、Sakai Takeshi、Tafoya Daniel
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 963 Pages: 163～163
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad18c6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] On the Scarcity of Dense Cores (n > 10^5 cm^-3) in High-latitude Planck Galactic Cold Clumps (2024)
  • Author(s): Xu Fengwei、Wang Ke、Liu Tie、Eden David、Liu Xunchuan、Juvela Mika、He Jinhua、Johnstone Doug、Goldsmith Paul、Garay Guido、Wu Yuefang、Soam Archana、Traficante Alessio、Ristorcelli Isabelle、Falgarone Edith、Chen Huei-Ru Vivien、Hirano Naomi、... 、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 963 Pages: L9～L9
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ad21e6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Erratum: “TIMES. I. A Systematic Observation in Multiple Molecular Lines toward the Orion A and Ophiuchus Clouds” (2021, ApJS, 256, 16) (2024)
  • Author(s): Yun Hyeong-Sik、Lee Jeong-Eun、Choi Yunhee、Evans Neal J.、Offner Stella S. R.、Heyer Mark H.、Gaches Brandt A. L.、Lee Yong-Hee、Baek Giseon、Choi Minho、Kang Hyunwoo、Lee Seokho、Tatematsu Ken’ichi、Yang Yao-Lun、Chen How-Huan、Lee Youngung、Jung Jaehoon、Lee Changhoon、Cho Jungyeon
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Supplement Series Volume: 271 Pages: 36～36
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ad20f1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ATOMS: ALMA three-millimetre observations of massive star-forming regions - XIV. Properties of resolved ultra-compact H II regions (2023)
  • Author(s): Zhang C、Zhu Feng-Yao、Liu Tie、Ren Z-Y、Liu H-L、Wang Ke、Wu J-W、Zhang Y、Zhou J-W、Tatematsu K、Garay Guido、Tej Anandmayee、Li Shanghuo、Xu W F、Lee Chang Won、Bronfman Leonardo、Soam Archana、Li D
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 520 Pages: 3245～3258
  • DOI: 10.1093/mnras/stad190
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ATOMS: ALMA Three-millimeter Observations of Massive Star-forming regions - XV. Steady accretion from global collapse to core feeding in massive hub-filament system SDC335 (2023)
  • Author(s): Xu Feng-Wei、Wang Ke、Liu Tie、Goldsmith Paul F、Zhang Qizhou、Juvela Mika、Liu Hong-Li、Qin Sheng-Li、Li Guang-Xing、Tej Anandmayee、Garay Guido、Bronfman Leonardo、Li Shanghuo、Wu Yue-Fang、Gomez Gilberto C、Vazquez-Semadeni Enrique、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 520 Pages: 3259～3285
  • DOI: 10.1093/mnras/stad012
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA-IMF (2023)
  • Author(s): Pouteau Y.、Motte F.、Nony T.、Gonzalez M.、Joncour I.、Robitaille J.-F.、Busquet G.、Galvan-Madrid R.、Gusdorf A.、Hennebelle P.、Ginsburg A.、Csengeri T.、Sanhueza P.、Dell’Ova P.、Stutz A. M.、Towner A. P. M.、Cunningham N.、...、Tatematsu K.、Valeille-Manet M.
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 674 Pages: A76～A76
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202244776
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ALMA Survey of 70 μm Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES). VIII. Dynamics of Embedded Dense Cores (2023)
  • Author(s): Li Shanghuo、Sanhueza Patricio、Zhang Qizhou、Guido Garay、Sabatini Giovanni、Morii Kaho、Lu Xing、Tafoya Daniel、Nakamura Fumitaka、Izumi Natsuko、Tatematsu Ken’ichi、Li Fei
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 949 Pages: 109～109
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acc58f
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ALMA Survey of 70 μm Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES). IX. Physical Properties and Spatial Distribution of Cores in IRDCs (2023)
  • Author(s): Morii Kaho、Sanhueza Patricio、Nakamura Fumitaka、Zhang Qizhou、Sabatini Giovanni、Beuther Henrik、Lu Xing、Li Shanghuo、Garay Guido、Jackson James M.、Olguin Fernando A.、Tafoya Daniel、Tatematsu Ken’ichi、Izumi Natsuko、Sakai Takeshi、Silva Andrea
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 950 Pages: 148～148
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acccea
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of seven-beam optics using dielectric lenses for a new 72-116 GHz receiver in the Nobeyama 45 m telescope (2023)
  • Author(s): Yamasaki Yasumasa、Hasegawa Yutaka、Yoneyama Sho、Kawashita Sana、Chinen Tsubasa、Masui Sho、Nosohara Chiaki、Sun Heyang、Dakie Shuto、Kameyama Akira、Fujitomo Ikko、Nishikawa Yuma、Ogawa Hideo、Tatematsu Ken’ichi、Nishimura Atsushi、Miyazawa Chieko、Takahashi Toshikazu、Maekawa Jun、et al.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 75 Pages: 499～513
  • DOI: 10.1093/pasj/psad015
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA Survey of Orion Planck Galactic Cold Clumps (ALMASOP): A Forming Quadruple System with Continuum “Ribbons” and Intricate Outflows (2023)
  • Author(s): Luo Qiu-yi、Liu Tie、Lee Aaron T.、Offner Stella S. R.、di Francesco James、Johnstone Doug、Juvela Mika、Goldsmith Paul F.、Qin Sheng-Li、Mai Xiaofeng、Liu Xun-chuan、Sanhueza Patricio、Xu Feng-Wei、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 952 Pages: L2～L2
  • DOI: 10.3847/2041-8213/acdddf
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Evidence of high-mass star formation through multiscale mass accretion in hub-filament-system clouds (2023)
  • Author(s): Liu Hong-Li、Tej Anandmayee、Liu Tie、Sanhueza Patricio、Qin Sheng-Li、He Jinhua、Goldsmith Paul F、Garay Guido、Pan Sirong、Morii Kaho、Li Shanghuo、Stutz Amelia、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 522 Pages: 3719～3734
  • DOI: 10.1093/mnras/stad047
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Direct Observational Evidence of the Multi-scale, Dynamical Mass Accretion Toward a High-mass Star-forming Hub-filament System (2023)
  • Author(s): Yang Dongting、Liu Hong-Li、Tej Anandmayee、Liu Tie、Sanhueza Patricio、Qin Sheng-Li、Lu Xing、Wang Ke、Pan Sirong、Xu Feng-Wei、Vazquez-Semadeni、 Enrique、Li Shanghuo、Gomez Gilberto C.、Palau Aina、Garay Guido、Goldsmith Paul F.、Juvela Mika、Saha Anindya、...、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 953 Pages: 40～40
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acdf42
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Triple Spiral Arms of a Triple Protostar System Imaged in Molecular Lines (2023)
  • Author(s): Lee Jeong-Eun、Matsumoto Tomoaki、Kim Hyun-Jeong、Lee Seokho、Harsono Daniel、Bae Jaehan、Evans II Neal J.、Inutsuka Shu-ichiro、Choi Minho、Tatematsu Ken’ichi、Lee Jae-Joon、Jaffe Daniel
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 953 Pages: 82～82
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acdd5b
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA-IMF (2023)
  • Author(s): Cunningham N.、Ginsburg A.、Galvan-Madrid R.、Motte F.、Csengeri T.、Stutz A. M.、Fernandez-Lopez M.、Alvarez-Gutierrez R. H.、Armante M.、Baug T.、Bonfand M.、Bontemps S.、Braine J.、Brouillet N.、Busquet G.、Diaz-Gonzalez D. J.、Di Francesco J.、Gusdorf A.、Herpin F.、Liu H.、... 、Tatematsu K.、et al.
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 678 Pages: A194～A194
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202245429
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALMA Survey of Orion Planck Galactic Cold Clumps (ALMASOP): The Warm-envelope Origin of Hot Corinos (2023)
  • Author(s): Hsu Shih-Ying、Liu Sheng-Yuan、Johnstone Doug、Liu Tie、Bronfman Leonardo、Chen Huei-Ru Vivien、Dutta Somnath、Eden David J.、Evans II Neal J.、Hirano Naomi、Juvela Mika、Kuan Yi-Jehng、Kwon Woojin、Lee Chin-Fei、Lee Chang Won、Lee Jeong-Eun、Li Shanghuo、... 、Tatematsu Ken'ichi、Yang Yao-Lun
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 956 Pages: 120～120
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acefcf
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Low-mass line-rich Core Found in Massive Star-forming Region IRAS 16351-4722 (2023)
  • Author(s): Liu Meizhu、Qin Sheng-Li、Liu Tie、Tang Mengyao、Liu Sheng-Yuan、Chen Li、Li ChuanShou、Shi HongQiong、Li Xiaohu、Zhang Tianwei、Tatematsu Ken’ichi、Xu Fengwei、Wu Yuefang
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 958 Pages: 174～174
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad00aa
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ALMA Survey of Star Formation and Evolution in Massive Protoclusters with Blue Profiles (ASSEMBLE): Core Growth, Cluster Contraction, and Primordial Mass Segregation (2023)
  • Author(s): Xu Fengwei、Wang Ke、Liu Tie、Tang Mengyao、Evans II Neal J.、Palau Aina、Morii Kaho、He Jinhua、Sanhueza Patricio、Liu Hong-Li、Stutz Amelia、Zhang Qizhou、Chen Xi、Li Pak Shing、Gomez Gilberto C.、Vazquez-Semadeni Enrique、... 、Tatematsu Ken’ichi、et al.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Supplement Series Volume: 270 Pages: 9～9
  • DOI: 10.3847/1538-4365/acfee5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 野辺山45m 鏡7BEE 受信機によるオリオン座分子雲の観測(2) (2024)
  • Author(s): 立松健一，西村淳，前川淳，小川英夫，大西利和，長谷川豊，山崎康正，増井翔，米山翔，西本晋平，中川凌，西川悠馬，藤巴一航，酒井剛，宮戸健，坂井南美 ，徳田一起，宮澤千栄子，高橋敏一，Alvaro Gonzalez，金子慶子，小嶋崇文
  • Organizer: 日本天文学会
• [Presentation] 野辺山45m 鏡7BEE 受信機によるM17 SW 巨大分子雲の観測(1) (2024)
  • Author(s): 西村淳, 立松健一, 徳田一起, 宮戸健, 酒井剛, 西川悠馬, 中川凌, 藤巴一航, 米山翔, 西本晋平, 山崎康正, 長谷川豊, 大西利和, 小川英夫, 坂井南美, 前川淳, 宮澤千栄子, 高橋敏一, 増井翔, Alvaro Gonzalez, 金子慶子, 小嶋崇文
  • Organizer: 日本天文学会
• [Presentation] 野辺山45m 鏡を用いたおうし座分子雲コアの重水素化合物輝線による観測 (2): B213W 領域での高密度分子雲コアの重水素濃縮 (2024)
  • Author(s): 野崎信吾, 大村充輝, 所司歩夢, 原田直人, 佐藤亜紗子, 徳田一起, 小西亜侑, 國年悠里, 東野康祐, 松本健, 小川英夫, 長谷川豊, 大西利和, 坂井南美, Yao-Lun Yang, Zeng Shaoshan, 立原研悟, 立松健一, 西村淳
  • Organizer: 日本天文学会
• [Presentation] 野辺山45m 鏡を用いたおうし座分子雲コアの重水素化合物輝線による観測 (1): プロジェクト概要と進捗状況 (2024)
  • Author(s): 徳田一起, 野崎信吾, 大村充輝, 所司歩夢, 原田直人, 佐藤亜紗子, 小西亜侑, 國年悠里, 東野康祐, 松本健, 小川英夫, 長谷川豊, 大西利和, 坂井南美, Yao-Lun Yang, Zeng Shaoshan, 立原研悟, 立松健一, 西村淳
  • Organizer: 日本天文学会
• [Presentation] 野辺山45m鏡7BEE受信機の試験観測(4)立ち上げ進捗 (2023)
  • Author(s): 西村淳，宮澤千栄子，高橋敏一, 立松健一, 増井翔，西本晋平，西川悠馬，藤巴一航, 中川凌，山崎康正，長谷川豊，大西利和，小川英夫，酒井剛
  • Organizer: 日本天文学会