2022 Fiscal Year Research-status Report
Revealing chemical reactions in high-mass star-forming regions with observations, laboratory experiments, and chemical network simulations
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20K14523
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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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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| Keywords | 星間化学 / 星形成 / 電波天文観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
上記の研究内容については論文としてまとめ、投稿した段階である。また、別の大質量星形成領域の化学に関する研究については論文が受理された段階である。こちらの論文では、有機分子の相関関係を調べる上で新しい手法を提案したものであり、今後の研究で活かしていく。さらに、星間空間における炭素鎖分子の化学について、観測、化学反応シミュレーション、量子化学計算、室内実験に関して、海外の共同研究者と共にレビュー論文を執筆し、投稿した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ALMAのデータを用いた統計的手法により、大質量星周囲の化学的多様性についてより詳細に調べる。また、低質量星形成領域とは物理環境が大きく異なるため、直接的な比較が難しいこともわかってきた。そこで、中間の質量を持つ原始星周囲の炭素鎖分子の化学についても調査を進める必要があると考える。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響で、国際学会がオンライン開催となり、当初の予定より海外出張の回数が少なかったため、旅費の支出が減少した。
来年度は、国際学会が対面となるため、旅費の支出が増える予定。また、解析データを保存するための外部ストレージの購入等に配分する予定。
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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
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
From Clouds to Planets II: The Astrochemical Link
Int'l Joint Research
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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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