[论文解读] 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 6

一句话总结

利用夏威夷莫纳克亚天文台3.6米CFH望远镜获取的高分辨率ESPADONS光谱，本研究调查了9366、9428、9577和9348.4 Å附近星际漫射带的载体，检验其是否为C₆₀⁺。研究发现9577 Å与9365 Å之间的强度比存在变化，预期的9428 Å特征缺失，且最弱的9348.4 Å特征未被检测到——这些结果与共同起源相矛盾，强烈质疑C₆₀⁺作为这些漫射带载体的可能性。

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.

研究动机与目标

• 检验C₆₀⁺是否为星际介质中9366、9428、9577和9348.4 Å处漫射带的载体这一假设。
• 解决关于高分辨率光谱中弱C₆₀⁺特征存在与否及其强度的相互矛盾的声明。
• 通过使用高海拔ESPADONS数据改进地基线的去除，减少污染并提高检测的可靠性。
• 通过分析其相对强度比，评估所观测到的漫射带是否具有共同载体。

提出的方法

• 使用位于莫纳克亚天文台的3.6米CFH望远镜上的ESPADONS仪器进行高分辨率光谱观测。
• 分析了四颗高度消光的热超巨星（HD183143、HD169454、BD +40 4220、CygOB2 12）的光谱。
• 利用HD120315作为地基线标准星去除地基线，该星无星际吸收特征。
• 通过星际K I（7699 Å）和CH（4300 Å）线进行波长校准，将波长对准静止坐标系波长。
• 使用DECH软件测量等效宽度和半高全宽（FWHM），误差估计基于Vollmann & Eversberg（2006）的方法。
• 在多个视线方向上分析漫射带之间的强度比（如9577/9365），以评估其是否与共同载体一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 在星际介质中，9366 Å、9428 Å、9577 Å和9348.4 Å处的漫射带是否如实验室光谱所预测的那样，始终与C₆₀⁺相关？
• RQ2 如果这些漫射带具有共同载体，9577 Å与9365 Å特征的强度比是否在不同星际视线方向上保持稳定？
• RQ3 在高度消光恒星的高分辨率光谱中，C₆₀⁺实验室光谱预测应比9366 Å更强的9428 Å特征是否可被检测到？
• RQ4 9366 Å特征是否为单一吸收带，还是由两个具有不同起源的组分叠加而成？
• RQ5 C₆₀⁺实验室光谱中最弱的9348.4 Å特征是否可在星际光谱中被检测到？

主要发现

• 9577 Å与9365 Å漫射带的强度比在不同视线方向上存在变化，范围在3.16至6.00之间，表明二者不具有共同起源。
• 尽管信噪比高，C₆₀⁺实验室光谱预测应比9366 Å更强的9428 Å特征在任何光谱中均未被可靠检测到。
• C₆₀⁺实验室光谱中最弱的特征（约9348.4 Å）在所有光谱中均未被检测到，低于检测阈值。
• 该波段最强的漫射带被确认位于9576.8 ± 0.1 Å，且在多个目标中测量结果一致。
• 与实验室C₆₀⁺光谱相比，星际光谱中9577 Å带更宽，且这种展宽无法用星际K I线的多普勒分裂来解释。
• 9366 Å特征最适合作为两个组分的混合，分别位于9362.0 ± 0.1 Å和9365.3 ± 0.1 Å，且其强度比可变，进一步削弱了单一载体的假设。