[論文レビュー] High Resolution $λ$=1mm CARMA Observations of Large Molecules in Orion-KL

D. N. Friedel, L. E. Snyder|arXiv (Cornell University)|Sep 20, 2007

Molecular Spectroscopy and Structure参考文献 20被引用数 37

ひとこと要約

本研究では、CARMAを用いてオリオン-KLにおける大規模分子の1 mm mm波観測を、2.5″ × 0.85″という最高解像度で実施し、空間的起源を明らかにした。エチルシアン化水素とビニルシアン化水素は、ホットコアおよびIRc7の近傍に複数のコアから発生しており、ジメチルエーテルとメチルホルム酸エステルはIRc5およびIRc6から発生している。アセトンはNおよびOを含む分子が共存する場所でのみ検出され、高密度分子核における複雑な星間化学を示している。

ABSTRACT

We present high resolution, Combined Array for Research in Millimeter-Wave Astronomy (CARMA), $λ$=1mm observations of several molecular species toward Orion-KL. These are the highest spatial and spectral resolution 1mm observations of these molecules to date. Our observations show that ethyl cyanide [C$_2$H$_5$CN] and vinyl cyanide [C$_2$H$_3$CN] originate from multiple cores near the Orion hot core and IRc7. Additionally we show that dimethyl ether [(CH$_3$)$_2$O] and methyl formate [HCOOCH$_3$] originate from IRc5 and IRc6 and that acetone [(CH$_3$)$_2$CO] originates only from areas where both N-bearing and O-bearing species are present.

研究の動機と目的

• オリオン-KLにおける大規模星間分子の高解像度空間分布を、mm波干渉計測定を用いて特定すること。
• 既知の連続スペクトル源および衝撃構造と相対的に分子の放射をマッピングすることで、複雑有機分子の生成メカニズムを調査すること。
• 特にアセトンについて、低解像度の単一アンテナ観測で曖昧だった起源の解消を図ること。
• 干渉計による空間フィルタリングによって失われるフラックスの程度を評価すること、特に広がったライン放出に対して。
• 高スペクトルおよび高空間解像度観測によるラインフラックスを単一アンテナ測定と比較し、CARMAデータの完全性を評価すること。

提案手法

• 2007年に9つのアンテナを用いて、組み合わせ型ミリ波電波干渉計（CARMA）で観測を実施し、合成ビームを約2.5″ × 0.85″の解像度に達成した。
• 2つの5時間の観測トラックを用いた：1つはOを含む分子およびNを含む分子（例：(CH₃)₂O、C₂H₅CN、(CH₃)₂CO）の観測、もう1つはCH₃OH、HCOOH、CH₃CHO、C₂H₅OHの観測。
• スペクトルラインデータは、1ウィンドウあたり63チャンネル、スペクトル分解能は約0.64 km s⁻¹（488 kHz間隔）、32 MHz幅のウィンドウを2側帯で使用して取得した。
• 連続スペクトルのマッピングには、2つの500 MHz幅のウィンドウを用い、最終的な画像生成前に分子ラインを除去した。
• 校正にはUranusをフラックス密度基準、0530+135をゲイン基準として用い、絶対的なアモルチュード精度は約20%以内であった。
• データリダクションおよび画像化にはMIRIADソフトウェアパッケージを用い、ノイズレベルおよび欠落フラックスはSuttonら（1985）の単一アンテナ結果を基準に計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エチルシアン化水素やビニルシアン化水素などの大規模N含有分子は、オリオン-KLのどこから発生しており、特定のコンactコアと関連しているか？
• RQ2 ジメチルエーテルやメチルホルム酸エステルなどのO含有分子は、N含有分子と同一の領域をトレースしているのか、それとも別個の場所から発生しているのか？
• RQ3 アセトンと他の複雑分子との空間的関係は何か？その放射は、NおよびO含有分子が共存する領域と相関しているか？
• RQ4 CARMA干渉計観測における空間フィルタリングによって、どの程度のフラックスが失われているのか？特に広がったまたは広帯域のライン特徴に対して。
• RQ5 高スペクトルおよび高空間解像度観測により、複雑分子の放射の真の形態が、以前の低解像度検出よりも改善されたか？

主な発見

• エチルシアン化水素（C₂H₅CN）およびビニルシアン化水素（C₂H₃CN）は、ホットコアおよびIRc7の近傍に複数のコンパクトコアから検出され、複雑で局所的な生成領域を示している。
• ジメチルエーテル（(CH₃)₂O）およびメチルホルム酸エステル（HCOOCH₃）は、主にIRc5およびIRc6から発生しており、コンパクトリッジ成分と関連していることと整合的である。
• アセトン（(CH₃)₂CO）の放射は、N含有およびO含有分子が共存する場所でのみ検出され、共存する化学的環境を必要とする生成経路を示唆している。
• 1 mm CARMA観測では、合成ビームが2.5″ × 0.85″に達しており、元のアセトン検出（12″ × 9″）と比較して、空間解像度が54倍向上している。
• ほとんどのラインでは、単一アンテナのフラックスの15%未満が欠落しており、フラックス回復が良好であることが示された。ただし、CH₃OH J=8₋₁,₈–7₀,₇遷移では、広がった放射が分解され、約90%のフラックスが失われた。
• 231 GHzでの1 mm連続スペクトル画像では、ホットコア（865 mJy beam⁻¹）に強い放射が観測され、IRc5（254 mJy beam⁻¹）、IRc6（232 mJy beam⁻¹）、IRc7（101 mJy beam⁻¹）からの寄与も顕著であった。