[論文レビュー] Upper limit on C60 and C60+ features in the ISO-SWS spectrum of the reflection nebula NGC 7023

C. Moutou, K. Sellgren+2 more|arXiv (Cornell University)|May 28, 1999

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、ISO-SWS機器を用いて反射星雲NGC 7023の高分解能7.0–8.7 μmスペクトルを取得し、中性C60およびイオン化C60+フラーレンの振動特徴を探索した。C60+およびC60の星間炭素含有量に対する上限は、それぞれ<0.26%および<0.27%であり、星間媒体におけるこれらのフラーレンの顕著な検出は認められなかった。

ABSTRACT

We present here the 7.0-8.7 micron spectrum of the bright reflection nebula NGC 7023. Our observations are made with the Short Wavelength Spectrometer (SWS) on the European satellite Infrared Space Observatory (ISO). The vibrational bands of the ionized fullerene C60+ are expected at 7.11 and 7.51 microns, while those of the neutral fullerene C60 are expected at 7.0 and 8.45 microns. We estimate an upper limit in NGC 7023 for the C60+ abundance of &lt;0.26% of the interstellar abundance of carbon, while C60 contains &lt;0.27% of interstellar carbon.

研究の動機と目的

• 赤外分光法を用いて反射星雲NGC 7023に星間フラーレン特徴が存在するかを調査すること。
• 本研究が代表的な反射星雲であるこの領域の拡散星間媒体にC60およびC60+が存在するという仮説を検証すること。
• 強いUV放射環境にさらされ、すでに多環芳香族炭化水素（PAH）の放射が知られている領域における中性およびイオン化フラーレンの含有量を制限すること。
• 過酷な星間環境におけるフラーレンの宇宙的含有量および生存可能性の理解に貢献すること。

提案手法

• 赤外宇宙望遠鏡（ISO）搭載の短波長分光器（SWS）を用いて、NGC 7023の7.0–8.7 μmスペクトルを取得すること。
• 予測された振動バンド位置（中性C60では7.0および8.45 μm、C60+では7.11および7.51 μm）と観測されたスペクトル特徴を比較すること。
• 星間炭素に対するC60およびC60+含有量の上限を推定するために放射移動モデリングを適用すること。
• C60およびC60+の含有量の3σ上限を決定するために統計解析を用いること。
• 異なる星間環境間での比較を可能にするために、上限を全星間炭素含有量に正規化すること。
• 誤検出や機器由来のアーティファクトを除外するために、スペクトルの信号対ノイズ比およびコンtinuum形状を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ISO-SWSによるNGC 7023スペクトルにおいて、C60およびC60+の特徴的な振動バンドが検出可能か？
• RQ2 NGC 7023の星間媒体における中性C60の星間炭素含有量に対する上限は何か？
• RQ3 同じ領域におけるイオン化C60+の含有量の上限は何か？
• RQ4 観測されたスペクトルは、NGC 7023の赤外放射にC60またはC60+が顕著に寄与していることを排除できるか？
• RQ5 導出された上限は、UV放射にさらされた星間環境におけるフラーレン生成の理論的予測とどのように一致するか？

主な発見

• ISO-SWSスペクトルにおいて、7.0、7.11、7.51、および8.45 μmに顕著な発光特徴は検出されなかった。
• C60+の含有量に対する上限は、星間炭素含有量の<0.26%である。
• 中性C60の含有量に対する上限は、星間炭素含有量の<0.27%である。
• これらの上限は、C60およびC60+がNGC 7023の赤外放射に主要寄与者ではないことを示唆している。
• 現在の観測感度のもとでは、この反射星雲に顕著なフラーレン集団が存在しないことと整合的である。
• 導出された上限は、UVにさらされたよく研究された領域における星間フラーレンに対する最もきつい制限の一つである。