[P-CG19] 宇宙における物質の形成と進化

[PCG19-05] ngVLAで探る、原始星エンベロープと円盤の分子組成に対するX線放射の影響

*野津 翔太¹、坂井 南美¹、野村 英子²、van Dishoeck Ewine³、Walsh Catherine⁴、Bosman Arthur⁵ (1.理化学研究所 開拓研究本部 坂井星・惑星形成研究室、2.国立天文台 科学研究部、3.Leiden Observatory, Faculty of Science, Leiden University、4.School of Physics and Astronomy, University of Leeds、5.Department of Astronomy, University of Michigan)

キーワード：宇宙化学、原始星、原始惑星系円盤、スノーライン、ngVLA、分子

星・惑星形成領域において、H₂O分子はガスの冷却やダストの合体成長過程で重要な役割を果たすほか、複雑な有機分子へと至る化学反応の鍵となる分子の一つである。近年の観測により、複数の低質量原始星周りのエンベロープ内縁高温部において、分子雲のH₂O氷組成(∼10^-4)と比べ著しく低いH₂Oガス分子組成(<10⁻⁶)が報告されている(e.g., Persson et al. 2016)。原始星の強いX線放射によるH₂O分子の破壊反応が効いている可能性があるが (e.g., Stauber et al. 2006)、その詳細な反応過程や、代わりに酸素原子を保持する関連分子の組成等は詳しく調べられていなかった。
　発表者らはこれまでに、ガス・ダスト化学反応ネットワーク (e.g., Walsh et al. 2015)にX線関連の化学反応を加えた上で、低質量 Class 0 原始星周りのエンベロープの詳細な化学構造計算を行い、 H₂Oや関連分子組成の中心星X線放射に対する依存性等を調べてきた。その結果、原始星のX線放射が比較的強い(>10³⁰ erg s⁻¹) 場合、H₂Oスノーライン(昇華領域)の内側で X線由来の光解離反応やイオン・分子反応によりH₂Oガス分子組成が減少する(<10⁻⁶)事、及びH₂Oスノーラインの外側でX線由来の光脱離反応によりH₂Oガス分子の組成が増加する事が示された。またH₂Oガス分子の破壊に伴い、O及びO₂ガス分子の組成が著しく増加し(∼10⁻⁴)、X 線放射の影響が小さいCOと合わせて、酸素原子のほとんどを保持する事が分かった。そして原始星エンベロープにおいてHCO⁺やCH₃OHガス分子の組成分布はH₂Oスノーラインの指標としても用いられるが(e.g., van’t Hoff et al. 2018a,b)、これらの分子組成がX線放射に対する強い依存性を示す事等も分かった。
　その後計算を進めた結果、ngVLA(次世代大型ミリ波センチ波干渉計)にてH₂Oスノーラインの指標として空間分布の観測が期待されているNH₃についても、 強いX線放射の元でH₂Oスノーライン内側付近でのガス組成が大きく減少するなど、X線放射に対する大きな依存性を示すことが分かってきた。本発表ではこれらの計算結果の詳細を報告すると共に、ngVLAによるHCO⁺, CH₃OH, NH₃などの観測を通じて、原始星エンベロープと円盤の分子組成に対するX線放射の影響を評価する可能性についても議論を行う。