GREX-PLUS:星間分子分光：
R=30,000 @ λ=10－20μm
平原靖大（名大院環境・地球惑星）

Yasuhiro HIRAHARA (Dept. of Earth & Planetary Sciences, Nagoya University) λ=10－20μm: “指紋領域”=有機分子の骨格振動・変角振動 R=30,000：直線分子の場合：{C, N, O} 3原子分子の振動スペクトルの回転構造を分解可能（線幅<10km/sの天体)
 “既知の“分子種の存在量・励起温度、“分布”の精密測定←”分子を使って、天体の情報を得る”
Today’s Focus:未知の分子種の分光観測、幅広い天体での探査
芳香族≝π電子の共役結合の安定化(Max: Fullerene) PAH, PANH ・フラーレンの起源：Bottom up? Top Down?
 芳香族分子(Aromatics)の起源・輪廻: “First Aromatic ring”
2022/7/13

光赤天連シンポジウム0List of Interstellar Molecules 2022, detected ONLY in IR vibration○Simple Hydrides, inorganic species：
H2, CH4, CO2, SiH4○”Cyclic” (AROMATIC) molecules  Today’s focus
C6H6 ? (benzene) [ISO], C60, C70 [SPITZER],○ “LINEAR Carbon chains”：
C3, C5, C2H4, C2H2, C4, C6, HC4H, HC6H [ISO]○Molecular Ions：
H3+, HeH+, H2O+, H3O+, OH+, SH+, ArH+, HCl+, H2Cl+ [HERSHELL]○Radicals：
CH3○ “Pre-Biotic”: NONE
IR Satellite
N(total):12:

2022/7/13

IR vib.
25:

All232 278(2021Apr~Now)

ALMA, “QUIJOTE line survey”+Lab. experiment
光赤天連シンポジウム
1Interstellar Benzene：A stable Aromatic Hydrocarbon,
One & Only in the Past
λ>13 μmの過去の観測例: ISO SWS at PPN: CRL 618– アセチレン(C2H2) シアン化水素(HCN) ベンゼン(C6H6)• ポリイン(C4H2, C6H2) シアノポリイン(HC3N, HC5N) 同位体

太陽系外唯一のベンゼン観測例
Cernicharo et al. (2001)
スペクトルはP-枝１本のみ、ちょっと疑わしい

2022/7/13

光赤天連シンポジウム

2List of Interstellar Molecules 2021-2022 (東京理科大 荒木光典博士 編集)
新たに42の新しい分子種が検出（ミリ波観測:NOT ALMA、暗黒星雲）
うち、10種が炭素骨格の環状分子、5種がPAH（芳香族炭化水素)骨格

Brett A.
McGuire et al.
Science2021;371:1265

2022/7/13

光赤天連シンポジウム

3ベンザイン2021-2: Detection of ortho-Benzyne(o-CH),
64インデン
エチニルシクロプロペニリデン シクロペンタジエン
c-C3HCCH, c-C5H6 , and c-C9H8 in TMC-1“It is clear that further research is needed toexplain the presence of indene in TMC-1 with
an abundance as high as 1.6 × 10−9 relative toH2 ”.
Cernicharo et al. A&A 649, L15, May 2021
Cernicharo
2022/7/13et al. A&A 652 L9, Aug. 2021
光赤天連シンポジウム

4

H2+

Bottom-up process of HydroCarbonsIn gas-phase, low T , no UV dark clouds
CAN produce PAHs!

C3H2eC4HC

C3H3+

H2eC4HC11N+

C

HC9N

C3H

HC7N

H2C3H+

HC5N+

星間化学反応の重要な分岐点に炭化水素分子イオンあり
たぶん：高密度で遍在する無極性: 振動遷移のみ観測可能

Missing Key Carbo-ions(分子構造も面白い)

C

C3O

e

H2C3O

C2H 4eH2CO
C2H5OH
CH3OCH3CH3OH

CH 2CO

H2O↑OH
重要な観測対象分子種
↓ee+

H3O

CO+

C2H 5HCN H C N
3 3+
CH
e
23+CH3+C

HC3Ne+C2H

CH4+

CH5CH3OH, ee

CH 3OH2e

CH3CO++H2H2H2Oe+

H2O

CH 3CNH

HCN+NH3CH3NH2N

H2+CH2CHC2H5CNH

CH3CN

CH3COH2CN

H2+H2CH+OHO

C++ CO HCO
N2H2+
H2cosmic ray“Non-classical” C2H3+ : ν9 at 11.8um（レーザー分光 岡 武史先生）
2022/7/13

e+eCyclic-C3H3+ :最小の芳香族分子: n(π)=2ν7 at 13.2um

C2H2+

光赤天連シンポジウム

H2+

N2H++ e+ e+ eee

C2H5CN
CH3CN
CH2NH
CH3NH2HCN※芳香族の定義：n(π)=4n+2(n：整数)

5Aromatics(Fullerenes, PAHs and PANHs)in Protoplanetary Disks, Planets and Meteorites
PANH: The MAON structure with H, C, N, O, S
Mixed Aromatic/aliphatic Organic Nanoparticles(Sadjadi et al. ApJ 2017)

TholinAhS Meteorite

2022/7/13

光赤天連シンポジウム

62022: First detection of Fullerenes in AhS Meteorite:
Almahata Sitta:anomalous polymict ureilite(achondrite)

Laser desorption laser ionization Massspectroscopy(Hassan Sabbah et al. ApJ 2022)•••

フラーレン：隕石中の~500μm,7領域で検出、PAHとは共存せず同手法で炭素質コンドライト隕石(Allende, Murchison)を分析
フラーレンは検出されず
フラーレンの起源：不明(1)炭素質Impactor、(2) 母天体火成活動によるグラファイトの熱変成、(3)星間空間起源
2022/7/13

光赤天連シンポジウム

7Spitzer IRS spectrum of Reflection Nebula NGC 2023**：“Minor”
UIE Bands＝PAH?

**

*C60
↓

(Peeters et al. ApJ 2012)

Planetary Nebula:Tc1, NGC7023 PDR:に続く、C60の検出3例目
Detection of C60+ (2015)： Diffuse Iinterstellar band @ ９40nm

Fullerene may be光赤天連シンポジウム
ubiquitous?

2022/7/138

Last slide:Vibration-rotation spectrum of C6H6 (ν4)

10.8

R=2,000 とR=28,000 におけるCRL 618周辺大気でのC6H6 (ν4)のスペクトルのシミュレーション N(C6H6)=5×1015 cm-2, Tex=200 K→高分解能化により感度が５倍上昇, Texに敏感→ベンゼンの場合：R>7000でひとまずOK (Sugawara and Hirahara 2017)
2C6H6
R=2,000
最大吸収度

ln 𝐼𝐼0 ⁄𝐼𝐼[×10-2]0.6

Q-枝 (ΔJ=0)0.0596

1.5

C6H6R=28,000
最大吸収度

ln 𝐼𝐼0 ⁄𝐼𝐼[×10-2]

0.288

10.4

R-枝(ΔJ=+1)

P-枝(ΔJ=-1)
0.5

0.2
0 14.414.6

2022/7/13

14.8
λ(μm)

1515.2

0 14.414.614.8
光赤天連シンポジウムλ(μm)

1515.2
9

GREX-PLUS:星間分子分光：
R=30,000 @ λ=10－20μm
平原靖大（名大院環境・地球惑星）

Yasuhiro HIRAHARA (Dept. of Earth & Planetary Sciences, Nagoya University) λ=10－20μm: “指紋領域”=有機分子の骨格振動・変角振動 R=30,000：直線分子の場合：{C, N, O} 3原子分子の振動スペクトルの回転構造を分解可能（線幅<10km/sの天体)
 “既知の“分子種の存在量・励起温度、“分布”の精密測定←”分子を使って、天体の情報を得る”
Today’s Focus:未知の分子種の分光観測、幅広い天体での探査
芳香族≝π電子の共役結合の安定化(Max: Fullerene) PAH, PANH ・フラーレンの起源：Bottom up? Top Down?
 芳香族分子(Aromatics)の起源・輪廻: “First Aromatic ring”
2022/7/13

光赤天連シンポジウム

10