| 研究課題/領域番号 |
18K13577
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
西村 優里 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (90816191)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 星間化学 / 高赤方偏移銀河 / 銀河形成 / 星形成 / 星間物質 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、高赤方偏移銀河の分子化学組成を調べる第一歩として、大型電波干渉計ALMAによるCloverleafクェーサーのスペクトル線サーベイ観測を行い、そのデータ解析を行った。この観測では当初の予定通りの感度を達成し、COのほか、HCO+、HCNなどの分子輝線を検出できた。現在は、このCloverleafクェーサーのスペクトルパターンを、銀河系内の分子雲や近傍銀河のものと比較し、どのような物理・化学状態を反映したものなのか考察を進めている。ALMAで取得したこのデータは静止周波数でサブミリ波帯に相当し、星形成活動をよく反映する高励起の遷移輝線を含んでいる一方、分子雲全体にわたる低温・低密度の領域も含めた分子化学組成を明らかにするには、各分子種の低励起の遷移輝線を含むミリ波のデータが重要な役割を果たすと考えられる。そこで、ALMAで検出できた各分子種について、基底状態への遷移輝線のデータ取得を目指し、Jansky VLA干渉計での観測提案を行った。また、Cloverleafクェーサーとは異なる性質を備えた別の高赤方偏移銀河についても、ALMA干渉計で分子化学組成の特徴を調べる観測提案を行った。
これと併行して、分子雲をより小さなサイズスケールまで解像できる銀河系内の近傍分子雲の観測も行い、分子雲内部の温度・密度・分子化学組成の構造が、分子雲スケールで観たときスペクトルパターンにどのように反映されるのか調べた。既存のミリ波帯での観測データに加え、サブミリ波帯でも新たにデータを取得し、高励起の遷移輝線がどのような空間分布をしているか、分子雲内部の各所でそれぞれの分子種がどのような励起状態にあるのか、解析を進めている。この結果は、空間的に分解して観測することができない高赤方偏移銀河の分子化学組成を解釈する上で、比較対象として役立てられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題の初年度にあたる本年度は、当初の計画通り、Cloverleafクェーサーのサブミリ波帯スペクトル線サーベイ観測のデータが得られた。このデータはこれまでにない高感度のもので、高赤方偏移クェーサーのサブミリ波帯のスペクトルパターンを明らかにすることができた。結果としては、近傍銀河では比較的豊富に存在することが知られている分子種がやはりCloverleafクェーサーでも検出できた一方、特定の物理環境下で存在量が大きく変化する分子種の多くについては上限値を得るに留まった。この結果を解釈する上で、分子雲スケールの観測で得たサブミリ波帯のスペクトルパターンが分子雲のどの領域をどのように反映するのか調べる必要が生じたため、計画を拡大して、銀河系内の近傍分子雲を解像した観測も併せて進めることにした。これにより、サブミリ波帯にある高励起の遷移輝線は、高温・高密度の星形成領域に局在しており、分子雲の辺縁部からの寄与はほとんどないことがわかった。
これらの観測を通じて、高密度の星形成領域だけでなく、低密度の領域も含めた分子雲全体の分子化学組成を調べるためには、やはりミリ波帯の観測が重要だとわかってきた。初年度のスペクトル線サーベイ観測ではカバーされないミリ波帯の観測は、本年度にも観測提案を行ったが、当初の計画でも第2-3年度に進める予定にしており、継続して観測提案を行いたいと考えている。
以上のように、これまで研究はおおむね計画通りに進んでおり、次年度以降も当初の計画通りに遂行したい。
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| 今後の研究の推進方策 |
分子雲全体の組成と物理状態を調べるため、ALMAによるサブミリ波帯のスペクトル線サーベイ観測ではカバーされなかった低い周波数帯の観測を実施する。本年度もJansky VLA干渉計での観測提案を行ったが、今後も継続して観測提案を行う。低励起の遷移を観測することにより、密度の高い星形成領域のみならず、密度の低い分子雲の辺縁部分も含めた分子化学組成の全容の理解を進める。
また、他の高赤方偏移銀河や近傍のダストの豊富な高光度赤外線銀河との比較により、Cloverleafクェーサーに固有の分子化学組成の特徴と、他の銀河とも共通して見られる一般的性質を整理する。本年度も、Cloverleafクェーサーとは異なる性質を備えた別の高赤方偏移銀河SMM J2135について、ALMA干渉計で分子化学組成の特徴を調べる観測提案を行ったが、今後はさらに他の銀河についても観測の実施可能性や意義を検討し、観測提案を行っていきたい。
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