Kernkonzepte
星間氷中の硫黄の欠乏と、遍在する 6.85 μm の吸収バンドの正体という、2 つの未解決問題を、水素化硫化アンモニウム (NH4SH) が同時に解決できる可能性がある。
Zusammenfassung
星間氷における主要な硫黄貯蔵庫となりうる物質、水素化硫化アンモニウム (NH4SH)
書誌情報: Slavicinska, K., Boogert, A. C. A., Tychoniec, Ł., van Dishoeck, E. F., van Gelder, M. L., Navarro, M. G., Santos, J. C., Klaassen, P. D., Kavanagh, P. J., & Chuang, K. -J. (2024). Ammonium hydrosulfide (NH4SH): a potential significant sulfur sink in interstellar ices. Astronomy & Astrophysics.
研究目的: 本研究では、星間氷における硫黄の欠乏と、観測される 6.85 μm の吸収バンドの起源という、2 つの未解決問題を同時に解決できる可能性のある物質、水素化硫化アンモニウム (NH4SH) について調査することを目的とする。
方法: 研究者らは、赤外線吸収分光法を用いて、15 K から 174 K までのさまざまな温度における、純粋な NH4SH 氷と、水 (H2O) を含む NH4SH 氷のスペクトルを取得した。そして、これらのスペクトルを、星形成領域における氷の観測データと比較した。
主な結果:
NH4SH の NH4+ ν4 モードのピーク位置は、温度の上昇とともにレッドシフトするが、H2O や NH3 に対する塩濃度の上昇によってもレッドシフトすることが明らかになった。
観測された 6.85 μm の吸収バンドは、実験室で得られた H2O を含む NH4SH 氷のスペクトルとよく一致した。
6.85 μm の吸収バンドから算出された NH4+ のカラム密度は、観測された一酸化炭素 (CO)、二酸化炭素 (CO2)、メタノール (CH3OH) などの主要な氷成分の量と同程度であった。
3.9 μm 付近に観測された弱くて幅広い吸収バンドは、NH4+ ν4 モードと SH- ライブレーションの組み合わせモードである可能性が示唆された。
結論:
本研究の結果は、NH4SH が星間氷中の主要な硫黄貯蔵庫となりうることを示唆している。
6.85 μm の吸収バンドは、NH4SH の存在を示す指標として利用できる可能性がある。
今後の観測的研究により、星間空間における NH4SH の存在量と分布に関するより詳細な情報が得られることが期待される。
Statistiken
星間物質中の硫黄は、高密度星形成領域では宇宙標準存在量と比較して欠乏している。
これまでの観測では、星間氷中の硫黄含有量は、宇宙標準存在量のわずか数パーセントに過ぎないことが示されている。
NH4+ カチオンは、星間氷で観測される 6.85 μm の吸収バンドの主要なキャリアである可能性が以前から指摘されている。
NH4SH 塩は、NH3 と H2S の酸塩基反応によって容易に形成される。
実験室での測定によると、H2O を多く含む NH4SH 氷における NH4+ ν4 モードのバンド強度は 3.2(±0.3)-3.6(±0.4)×10–17 cm molec–1 である。
観測された 6.85 μm の吸収バンドから、原星および高密度雲における NH4+ のカラム密度は、H2O に対して 8~23% であると推定された。