[論文レビュー] Dense gas in nearby galaxies XI. Interstellar 12C/13C ratios in the central regions of M82 and IC342

Carsten Henkel, Y.-N. Chin+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 23, 1997

Atomic and Molecular Physics被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、炭素を含む分子、特にCNのミリ波放射線を用いて、星形成が活発な銀河M82およびIC342の中心領域における宇宙間の12C/13C同位体比を測定した。M82では12C/13C > 40、IC342では>30の結果が得られ、銀河中心におけるそれよりも高い炭素同位体比を示しており、これは明るい赤外線銀河においてこのような高い比が一般的である可能性を示唆している。

ABSTRACT

$^{12}$C$/^{13}$C line intensity ratios have been derived from several carbon-bearing molecules to confine the range of carbon and oxygen isotope abundance ratios toward the nuclear regions of two infrared bright galaxies. The most stringent limits are obtained from CN mm-wave emission lines. Supplementary measurements toward the Galactic center region indicate that overall I(12CN)/I(13CN) line intensity ratios are giving lower limits to the corresponding 12C/13C abundance ratio. Toward M 82 and IC 342, we find 12C/13C > 40 and >30. Therefore the smaller 12C/13C ratio of our own Galactic center region (25) may not be typical for central regions of galaxies which are more luminous in the infrared. The 12C/13C limits and data from various isotopic species of CO also infer 16O/18O abundance ratios of > 90 and > 125 for M 82 and IC 342, respectively. From the I(HC14N)/I(HC15N) line intensity ratio, 14N/15N > 100 is derived for M 82.

研究の動機と目的

• 近接する明るい赤外線銀河の中心領域における宇宙間の12C/13C同位体比の濃度比を特定すること。
• 銀河中心で観測された低い12C/13C比（25）が、星形成が活発な銀河に一般的に当てはまるかどうかを評価すること。
• 複数の同位体置換分子線データを用いて酸素および窒素同位体比を制約すること。
• CNのミリ波放射線を、高密度宇宙ガスにおける炭素同位体比を精密に探査する手法として用いること。

提案手法

• M82およびIC342における12CNおよび13CNのミリ波放射線強度を電波望遠鏡を用いて測定した。
• 12C/13C濃度比の代理として、I(12CN)/I(13CN)線強度比を計算した。
• 線強度比が真の濃度比の下限値であることを確認するため、銀河中心に向けての補足観測を用いて補正した。
• CO同位体置換体（12CO、13CO、18Oを含む種）のデータを統合し、16O/18O比を推定した。
• HC14NおよびHC15Nの線強度比を分析して、14N/15N濃度比を導出した。
• 放射線輸送および励起モデルを適用し、線強度比が高密度ガスにおける真の濃度比を適切に反映していることを保証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M82およびIC342の中心領域における宇宙間の12C/13C同位体比は何か？
• RQ2 これらの銀河における12C/13C比は、銀河中心における比と比べてどう異なるか？
• RQ3 CO同位体置換体のデータに基づいて、M82およびIC342における16O/18O濃度比は推定されるか？
• RQ4 HCN同位体置換体のデータから、M82における14N/15N比は何か？
• RQ5 I(12CN)/I(13CN)線強度比は、真の12C/13C濃度比の信頼できる下限値として妥当か？

主な発見

• CNのミリ波放射線強度から、M82における12C/13C比は40以上であると制約された。
• IC342における12C/13C比は30を超えており、銀河中心におけるそれよりも高い炭素同位体濃度を示している。
• CO同位体置換体の線強度比から、M82における16O/18O比は90以上であると導かれた。
• IC342における16O/18O比は、複数の同位体置換COデータに基づき125を超えていた。
• M82における14N/15N比は、I(HC14N)/I(HC15N)線強度比から100以上であると推定された。
• I(12CN)/I(13CN)線強度比は、真の12C/13C濃度比の下限値を提供するものであり、銀河中心の観測によって妥当性が裏付けられた。