[论文解读] 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 9

一句话总结

本研究利用ISO-SWS仪器对反射星云NGC 7023获取了7.0–8.7 μm的高分辨率光谱，搜索中性C60和离子化C60+富勒烯的振动特征。研究建立了C60+和C60的星际碳丰度上限分别为<0.26%和<0.27%，表明在星云的星际介质中未检测到显著的富勒烯特征。

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.

研究动机与目标

• 利用红外光谱在反射星云NGC 7023中搜索星际富勒烯特征。
• 检验C60和C60+存在于这一典型反射星云的弥散星际介质中的假设。
• 约束在强紫外辐射且已知多环芳烃（PAH）发射的区域中中性与离子化富勒烯的丰度。
• 为理解富勒烯在恶劣星际环境中宇宙丰度与生存能力提供贡献。

提出的方法

• 利用红外空间天文台（ISO）上的短波长光谱仪（SWS）获取NGC 7023的7.0–8.7 μm光谱。
• 将观测到的光谱特征与预测的振动带位置进行比较：中性C60在7.0和8.45 μm处，C60+在7.11和7.51 μm处。
• 应用辐射转移建模，估算C60和C60+相对于星际碳的丰度上限。
• 采用统计分析确定NGC 7023星际介质中C60和C60+丰度的3σ上限。
• 将上限归一化至总星际碳丰度，以实现不同星际环境间的比较。
• 评估光谱信噪比和连续谱形状，以排除假阳性结果或仪器误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 ISO-SWS对NGC 7023的光谱中，C60和C60+的特征振动带是否可检测？
• RQ2 NGC 7023星际介质中中性C60的丰度相对于星际碳的上限是多少？
• RQ3 同一区域中离子化C60+的丰度上限是多少？
• RQ4 观测光谱是否排除了C60或C60+对NGC 7023红外发射的显著贡献？
• RQ5 所得上限与紫外辐射作用下星际环境中富勒烯形成的理论预测相比如何？

主要发现

• 在ISO-SWS对NGC 7023的光谱中，未在7.0、7.11、7.51或8.45 μm处检测到显著的发射特征。
• C60+丰度的上限为<0.26%的星际碳丰度。
• 中性C60丰度的上限为<0.27%的星际碳丰度。
• 这些上限表明C60和C60+并非NGC 7023红外发射的主要贡献者。
• 结果与当前观测灵敏度下该反射星云中不存在显著富勒烯群体的结论一致。
• 所得上限为在研究充分、受紫外照射的区域中星际富勒烯的最紧约束之一。