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2021 年度 実施状況報告書

観測、実験、シミュレーションを組み合わせた大質量星形成領域における化学反応の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K14523
研究機関国立天文台

研究代表者

谷口 琴美  国立天文台, 科学研究部, 特任助教 (40865549)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード星間化学 / 星形成 / 電波天文観測
研究実績の概要

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)の観測データを用いて、大質量の若い星が周囲の化学組成に及ぼす影響について調べた。観測されたへびつかい座にある2つの原始星は、一つは比較的孤立した環境にあり、もう一方は大質量星の近くにあり、加熱や紫外線の影響を受けている。この2つの原始星周囲の複数の分子の空間分布を比較することで、大質量星からの影響を評価した。この研究より、大質量星からの紫外線の影響で、有機分子であるCH3OHが減少し、炭化水素であるcyclic-C3H2が増加すること、紫外線と加熱の効果により重水素濃縮が進む傾向が見られた。
集団的星形成領域であるNGC2264-Dクラスター領域のALMAのデータを解析し、クランプスケールの化学組成と星形成の関係について調べた。炭素鎖分子であるHC3Nと有機分子のCH3OHの存在量比、HC3N/CH3OH比、が小さいほど星形成活動が小さいことを示し、この存在量比がクランプ内の星形成活動の指標となることを示した。また、この比を用いることで、クラスターの大局的な進化について議論した。
非常に若い電離水素領域を形成したG24.78+0.08 A1天体のALMAの高空間分解能データを解析し、HC3Nの振動励起輝線が、電離水素領域のすぐ外側にある円盤構造をトレースしていることを示した。また、この円盤構造のCH3CN/HC3N存在量比は、中小質量星に付随する円盤より有意に高いことを示し、大質量星周囲の円盤構造におけるニトリル種の化学について初めて議論を行った。
5つの比較的若い段階にある大質量星のALMAのアーカイブデータを用いて、炭素鎖分子と有機分子の空間分布の比較、化学組成の比較を行った。大質量星周囲の炭素鎖分子の化学について、初めて観測的に明らかにする研究である。

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

観測データの解析、化学反応ネットワークシミュレーションに関する研究は計画以上に進展している。
本科研費申請時に予定していた室内実験に関しては、研究代表者が別の研究機関に移動したことにより、継続不可となり、中断している。

今後の研究の推進方策

観測データの解析が終了した、大質量星周囲の化学的多様性に関する内容に関しては、論文を執筆段階であり、2022年度中に投稿する。
化学反応ネットワークシミュレーションに新たに同位体種を組み込み、星形成領域の過去の状況を調べる研究を発展させていきたい。これは、大質量原始星周囲の化学的多様性の起源を探る上で必要である。

次年度使用額が生じた理由

予定していた参加学会がオンライン開催になったため、旅費の支出がなくなったことが要因。今年度から、国立天文台野辺山宇宙電波観測所の観測時間を購入する必要が生じること、対面形式の学会が増えるため、それらに使用する予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Virginia/NRAO/NASA/JPL(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Virginia/NRAO/NASA/JPL
  • [国際共同研究] NISER(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      NISER
  • [雑誌論文] Carbon-chain Chemistry versus Complex-organic-molecule Chemistry in Envelopes around Three Low-mass Young Stellar Objects in the Perseus Region2021

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Kotomi、Majumdar Liton、Takakuwa Shigehisa、Saito Masao、Lis Dariusz C.、Goldsmith Paul F.、Herbst Eric
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 910 ページ: 141~141

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abe854

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chemical Compositions in the Vicinity of Protostars in Ophiuchus2021

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Kotomi、Majumdar Liton、Plunkett Adele、Takakuwa Shigehisa、Lis Dariusz C.、Goldsmith Paul F.、Nakamura Fumitaka、Saito Masao、Herbst Eric
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 922 ページ: 152~152

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac214e

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Clump-scale chemistry in the NGC2264-D cluster-forming region2021

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Kotomi、Plunkett Adele、Shimoikura Tomomi、Dobashi Kazuhito、Saito Masao、Nakamura Fumitaka、Herbst Eric
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 73 ページ: 1540~1555

    • DOI

      10.1093/pasj/psab092

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 13C Isotopic Ratios of HC3N on Titan Measured with ALMA2021

    • 著者名/発表者名
      Iino Takahiro、Taniguchi Kotomi、Sagawa Hideo、Tsukagoshi Takashi
    • 雑誌名

      The Planetary Science Journal

      巻: 2 ページ: 166~166

    • DOI

      10.3847/PSJ/ac134c

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Vibrationally-excited Lines of HC3N Tracing the Disk Structure around the G24.78+0.08 A1 Hyper-compact HII Region2022

    • 著者名/発表者名
      谷口琴美、田中圭、Yichen Zhang、Ruben Fedriani、 Jonathan C. Tan、高桑繁久、中村文隆、齋藤正雄、Liton Majumdar、Eric Herbst
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季大会
  • [学会発表] 星形成領域における化学プロセスの多様性 -星質量・物理環境との関係-2022

    • 著者名/発表者名
      谷口琴美
    • 学会等名
      宇宙電波懇談会シンポジウム2021
    • 招待講演
  • [学会発表] Roles of UV radiation on the chemistry of protostars in the Ophiuchus region2021

    • 著者名/発表者名
      Kotomi Taniguchi, Liton Majumdar, Adele Plunkett, Shigehisa Takakuwa, Dariusz C. Liz, Paul F. Goldsmith, Fumitaka Nakamura, Masao Saito, Eric Herbst
    • 学会等名
      Astrochemical Frontiers 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Nitrile chemistry in a disk structure around the G24.78+0.08 hyper-compact HII region2021

    • 著者名/発表者名
      Kotomi Taniguchi, Kei Tanaka, Y. Zhang, R. Fedriani, J. C. Tan, S. Takakuwa, F. Nakamura, M. Saito, L. Majumdar, E. Herbst
    • 学会等名
      Workshop on Interstellar Matter 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of roles of the UV radiation on the chemistry around protostars in the Ophiuchus region2021

    • 著者名/発表者名
      谷口琴美、中村文隆、齋藤正雄、Liton Majumdar, Adele Plunkett, 高桑繁久、Dariusz C. Liz, Paul F. Goldsmith, Eric Herbst
    • 学会等名
      日本天文学会2021年秋季大会

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公開日: 2022-12-28  

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