[P-CG20] 宇宙における物質の形成と進化

[PCG20-03] 原始惑星系円盤におけるHC¹⁸O⁺分子の初検出：円盤COガスの酸素同位体組成への制約

*古家 健次¹、塚越 崇¹、野村 英子¹、吉田 有宏^1,2 (1.国立天文台、2.総合研究大学院大学)

キーワード：原始惑星系円盤、酸素同位体分別

酸素には¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O の3つの安定同位体が存在する。コンドリュールやCAIなどの太陽系始原物質の研究から、太陽系形成時には太陽組成と比較して¹⁶Oに富んだリザーバ(COガス)と¹⁷O、¹⁸Oに富んだリザーバ(H₂O氷)が存在し、両者が量比を変えて混合することで、現在みられる太陽系物質の酸素同位体組成不均一性が作られたと考えられている (e.g., Yurimoto & Kuramoto 2004; Lyons & Young 2005)。一方、このような物質進化が惑星形成領域で普遍的に起こりうるのか否かはよく分かっていない。一般に原始惑星系円盤において、電波領域のC¹⁶Oガス輝線は光学的に厚く、赤外線によるH₂O同位体の氷の観測は感度の点から容易でないため、酸素同位体組成の天文観測的研究が困難なためである。

本講演ではTW Hya星まわりの原始惑星系円盤におけるHC¹⁸O⁺輝線の検出について報告する。ALMAアーカイブデータを解析し、円盤全体で積分することでH¹²C¹⁸O⁺(4-3)輝線が検出できた。これは原始惑星系円盤におけるH¹²C¹⁸O⁺輝線の初検出である。また、SMAで取得されたH¹³C¹⁶O⁺(4-3)輝線と比較することで、円盤全体におけるH¹³C¹⁶O⁺/H¹²C¹⁸O⁺比を導出した。さらに円盤モデル計算を参照することで、H¹³C¹⁶O⁺/H¹²C¹⁸O⁺比から¹³C¹⁶O/¹²C¹⁸O比を推定した。その結果、円盤動径方向100au以内の¹³C¹⁶O/¹²C¹⁸O比(8.3 +- 2.6)は星間空間の元素組成比(8.1 +- 0.8)と同程度であることが分かった。さらに既存の¹²C¹⁶O/¹³C¹⁶O比の観測結果(Zhang et al. 2017)も合わせて考えると、円盤COガスが¹⁸Oに乏しいという明確な証拠は得られなかった。本研究で導出したCO同位体比は不定性が大きいため、今後さらに高感度な観測を行うことで、より精度よくCO同位体比を求める必要がある。本研究により、光学的に薄いHCO+輝線がCO同位体比の推定に有用であることが示された。