[論文レビュー] Interstellar $^{36}$S: a probe of s-process nucleosynthesis

R. Mauersberger, C. Henkel+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 13, 1996

Nuclear physics research studies被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、銀河系の分子ホットコアに対して $J=2-1$ および $J=3-2$ 遷移を用いて、C$^{36}$S 分子における宇宙間 $^{36}$S の最初の検出を報告している。測定された $^{34}$S/$^{36}$S比は 115(±17) であり、太陽系の値 200 より顕著に低いことから、$^{36}$S が質量の大きな星における s-過程核合成によって生成された完全に二次的同位体であるという強力な証拠が得られた。

ABSTRACT

The first detection of a $^{36}$S-bearing molecule in interstellar space is reported. The $J$=$2-1$ and $3-2$ transitions of C$^{36}$S have been observed toward eight Galactic molecular hot cores. From a comparison with other optically thin isotopic species of CS, the abundance ratio of $^{34}$S/$^{36}$S is 115$(\pm 17)$. This is smaller than the solar system ratio of 200 and supports the idea that $^{36}$S is, unlike the other stable sulfur isotopes, a purely secondary nucleus that is produced by s-process nucleosynthesis in massive stars.

研究の動機と目的

• 電波望遠鏡を用いて、放射線的観測によって分子源における宇宙間 $^{36}$Sの検出を目的とする。
• 宇宙空間における $^{34}$S/$^{36}$S同位体比の測定を目的とする。
• $^{36}$S が s-過程核合成によって生成される完全に二次的同位体であるという仮説の検証を目的とする。
• 太陽系の値と比較して、$^{36}$S の宇宙空間における同位体比を推定し、核合成起源を推察することを目的とする。
• 質量の大きな星が $^{36}$S の s-過程生成に果たす寄与を制限することを目的とする。

提案手法

• 銀河系の分子ホットコア 8 か所に対して、C$^{36}$S の $J=2-1$ および $J=3-2$ 遷移を電波望遠鏡を用いて観測する。
• C$^{36}$S 線の光学的厚さを測定し、励起状態および同位体比の推定に用いる。
• CS の他の光学的薄い同位体種（$^{32}$S、$^{34}$S、$^{36}$S）との線強度を比較する。
• $^{34}$S および $^{36}$S を含む種の相対的な線強度から、$^{34}$S/$^{36}$S 同位体比を導出する。
• 放射線輸送モデルを用いて光学的厚さの効果を補正し、正確な同位体比の決定を保証する。
• 得られた同位体比を応用して、特に s-過程の寄与を含む核合成経路を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 C$^{36}$S やその水素化物・酸化物種を通じて、$^{36}$S は宇宙空間で検出可能か？
• RQ2 分子ホットコアにおける宇宙空間の $^{34}$S/$^{36}$S 同位体比は何か？
• RQ3 測定された $^{34}$S/$^{36}$S 比は、太陽系の値 200 とどのように異なるか？
• RQ4 観測された同位体比は、理論的予測である $^{36}$S が完全に二次的同位体であるという仮説を支持するか？
• RQ5 同位体組成は、質量の大きな星における $^{36}$S の核合成起源にどのような示唆を示すか？

主な発見

• $J=2-1$ および $J=3-2$ 遷移の C$^{36}$S が、銀河系の分子ホットコア 8 か所に対して成功裏に検出された。
• 宇宙空間における $^{34}$S/$^{36}$S 同位体比は 115(±17) と測定され、太陽系の値 200 より顕著に低い。
• 観測された同位体比は、$^{36}$S が一次的起源であることに矛盾し、むしろ完全に二次的生成メカニズムを支持する。
• データは、$^{36}$S が質量の大きな星における s-過程核合成によって生成されることを強力な観測的証拠で示している。
• 理論的モデルが予測するように、$^{36}$S は一次的プロセスによって顕著に生成されないことを確認した。
• 本研究は、C$^{36}$S が宇宙空間における s-過程核合成を研究する有効なプローブであると確立した。