[論文レビュー] Looking for the weak members of the C$_{60}^+$ family in the interstellar medium

Г. А. Галазутдинов, J. Krełowski|arXiv (Cornell University)|Aug 22, 2017

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 6

ひとこと要約

3.6m CFH望遠鏡の高分解能ESPADONSスペクトルを用いて、9366、9428、9577、および9348.4 Å付近の消光帯の銀河間キャリアを調査した。C₆₀⁺への割り当てを検証したところ、9577 Åと9365 Åの間で強度比が変動し、予想される9428 Åの特徴が検出されず、最も弱い9348.4 Å特徴も検出されなかった。これは共通の起源を否定し、C₆₀⁺がこれらの帯のキャリアである可能性を強く疑わせる。

ABSTRACT

We demonstrate, using the high resolution spectra from the ESPADONS spectrograph, fed with the 3.6m CFH telescope, that the strength ratios of the strong--to--weak spectral features, attributed to C$_{60}^+$, are variable. We found that in the range of expected 9366~Å C$_{60}^+$ feature there are two diffuse bands centered at 9362.0$\pm$0.1 and 9365.3$\pm$0.1 Å with variable intensity ratio. We confidently confirm the lack of 9428~Å feature which, in the laboratory spectra of C$_{60}^+$, is stronger than 9366~Å. The weakest laboratory feature, near 9348.4~Å\, remains below the level of detection in all spectra. The intensity ratio 9577/9365 is variable. These facts contradict to their common origin and so -- the identification of some interstellar spectral features as being carried by the cation of the "soccer ball". We also refined the rest wavelength position of the strongest diffuse band in this range: it is 9576.8$\pm$0.1~Å.

研究の動機と目的

• C₆₀⁺が銀河間媒体における9366、9428、9577、および9348.4 Åの消光帯のキャリアであるという仮説を検証すること。
• 高分解能スペクトルにおける弱いC₆₀⁺特徴の存在と強度について、矛盾する主張を解消すること。
• 高高度のESPADONSデータを用いて大気線の除去を改善し、汚染を低減し、検出の信頼性を向上させること。
• 相対的強度比を分析することで、観測された消光帯が共通のキャリアを持つかどうかを評価すること。

提案手法

• マウナケア天文台に設置された3.6m CFH望遠鏡のESPADONS機器を用いた高分解能分光法。
• 4つの赤化が著しい高温特超巨星（HD183143、HD169454、BD +40 4220、CygOB2 12）のスペクトルを分析した。
• 大気線の除去には、銀河間特徴を欠くHD120315を大気標準として使用した。
• 波長校正には、静止波長に合わせるための銀河間K I（7699 Å）およびCH（4300 Å）線を用いた。
• 等価幅および半値全幅（FWHM）は、DECHソフトウェアを用いて測定し、誤差推定にはVollmann & Eversberg（2006）の結果を用いた。
• 複数の視線方向における消光帯間の強度比（例：9577/9365）を分析し、共通のキャリアである場合の整合性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 9366 Å、9428 Å、9577 Å、および9348.4 Åの消光帯が、実験室スペクトルで予測されるようにC₆₀⁺と一貫して関連しているか？
• RQ2 9577 Åと9365 Åの特徴間の強度比が、共通のキャリアを持つ場合に予想されるように、異なる銀河間視線方向で安定しているか？
• RQ3 C₆₀⁺の実験室スペクトルでは9366 Åよりも強度が大きいと予測される9428 Å特徴が、著しく赤化した星の高分解能スペクトルで検出可能か？
• RQ4 9366 Å特徴は単一のバンドであるか、異なる起源の2成分のブレンドであるか？
• RQ5 C₆₀⁺の実験室スペクトルで最も弱い特徴である9348.4 Å付近の特徴が、銀河間スペクトルで検出可能か？

主な発見

• 9577 Åと9365 Åの消光帯の強度比は、異なる視線方向で変動し、3.16から6.00の範囲にわたっており、共通の起源を示さないことを示している。
• C₆₀⁺の実験室スペクトルで9366 Åよりも強いと予測される9428 Å特徴は、高い信号対雑音比の条件下でも、いかなるスペクトルでも信頼性を持って検出されなかった。
• C₆₀⁺の実験室スペクトルで最も弱い特徴である9348.4 Å付近の特徴は、すべてのスペクトルで検出されず、検出限界以下にあった。
• この波長範囲で最も強い消光帯は9576.8 ± 0.1 Åに確認され、複数の標的で一貫した測定値が得られた。
• 9577 Å帯は、実験室のC₆₀⁺スペクトルよりも、銀河間スペクトルで広がっており、これは銀河間K I線のドップラー分裂では説明できない。
• 9366 Å特徴は、9362.0 ± 0.1 Åおよび9365.3 ± 0.1 Åに位置する2成分のブレンドとして最もよくモデル化され、強度比が変動することから、単一キャリアの割り当てはさらに疑わしくなった。