[論文レビュー] Astronomical detection of the cyanobutadiynyl radical C5N

M. Guélin, N. Neininger+1 more|arXiv (Cornell University)|May 8, 1998

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、無線分光法を用いて、暗黒分子雲TMC-1におけるシアンブチジナインルジカルC5Nの初回の天文的検出と、周囲星周囲環境IRC+10216における懸念される検出を報告している。C5NはHC5Nに比べて2桁低い濃度であることが判明し、これは現在の気相反応化学モデルに挑戦するものである一方で、HC3NとC3Nの濃度比は予測と比較的整合的である。

ABSTRACT

We report the detection of the elusive carbon-chain radical C5N in the dark cloud TMC1 and its tentative detection in the circumstellar envelope IRC+10216. C5N appears to be two orders of magnitude less abundant than the related molecule HC5N and much less abundant than expected from current gas phase chemistry models. In comparison the HC3N to C3N abundance ratio is of the order of 10, in reasonable agreement with model predictions. We have also detected in IRC+10216 two lines arising from the C3H radical in its excited nu_4=1 state.

研究の動機と目的

• 宇宙空間における難解な炭素鎖ラジカルC5Nの検出を目的とする。
• TMC-1およびIRC+10216のような宇宙環境におけるC5Nの、HC5NやHC3Nなどの関連種との相対濃度を調査すること。
• 炭素鎖ラジカル生成に関する現在の気相反応化学モデルの予測を検証すること。
• 周囲星周囲環境におけるC3Hの励起状態を調査すること。
• C5Nが気相反応によって生成されるのか、あるいは固体表面反応を要するのかを明らかにすること。

提案手法

• C5Nの回転遷移をTMC-1およびIRC+10216で検出するために、IRAM 30m望遠鏡を用いた無線天文学的観測が実施された。
• C5Nの回転遷移、特にJ=11.5–10.5遷移を特定するためにスペクトル線が分析された。
• 観測された線強度を合成スペクトルと比較して、核密度および濃度が導出された。
• IRC+10216においても、C3Hラジカルの励起状態遷移（nu_4=1）が検出され分析された。
• C5N、HC5N、HC3Nの核密度を比較することで、濃度比が計算された。
• 観測された濃度の不一致を解釈するために化学モデルが用いられた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 無線天文学を用いて、宇宙空間の分子雲でシアンブチジナインルジカルC5Nを検出可能か？
• RQ2 TMC-1およびIRC+10216におけるC5Nの濃度は、HC5NやHC3Nと比べてどの程度か？
• RQ3 観測されたC5N濃度は、現在の気相反応化学モデルの予測と一致するか？
• RQ4 IRC+10216における観測されたC3H線は、振動状態nu_4=1の励起状態からの放射と整合的か？
• RQ5 濃度比の観測結果は、宇宙空間における炭素鎖ラジカル生成経路にどのような示唆をもたらすか？

主な発見

• C5Nラジカルは、110.6 GHzの回転遷移を介して、暗黒分子雲TMC-1で明確に検出された。
• C5Nの懸念される検出も、周囲星周囲環境IRC+10216で観測された。
• TMC-1におけるC5Nの濃度は、HC5Nに比べて約2桁低い。
• 観測されたC5N濃度は、現在の気相反応化学モデルの予測よりも著しく低い。
• TMC-1におけるHC3NとC3Nの濃度比は約10であり、モデルの予測と比較的整合的である。
• IRC+10216でC3Hラジカルのnu_4=1励起状態からの2本の放射線が検出され、非熱的励起または高励起温度である可能性を示唆している。