三晚期恆星之毫米波段取樣光譜普查

Abstract

AGB星的拱星包層(CSE)一直是電波天文學家研究關注的焦點之一。到目前為止已經有超過60種分子在AGB星的拱星包層中被發現。為了進一步了解伴隨AGB星演化成原生行星狀星雲 (PPN) 時，其拱星包層的同步化學演化，我們使用亞利桑那電波天文台(ARO)在基特峰上的12米電波望遠鏡，對三個富碳型目標電波源 – IRC+10216 (是一個AGB星)、CRL2688與CRL618 (是兩個年輕的PPNe) – 進行取樣式分子光譜線普查。我們共觀測了27段頻寬600-MHz的頻帶，觀測頻率涵蓋3毫米(68-116 GHz)和2毫米(130-180 GHz)兩個波段。我們利用UniPops光譜分析軟體處理觀測所得之光譜資料，並從CDMS、JPL與NIST三個分子光譜資料庫，比對並鑑別觀測到的分子譜線。 我們在三個目標源共偵測到來自31種不同星際分子(包括同分異構物)及其同位素的164條分子發射譜線，其中22條為未知分子譜線 (U-line)。很明顯地CSE的化學豐饒度隨著AGB星演化成PPN而遞減：比較三個目標源，從分子種類最豐富的演化晚期星IRC+10216，到分子種類最少、較不年輕的原生行星狀星雲CRL618。此外，振動基態的HC5N譜線在三個目標源中皆被觀測到，但是振動激發態的HC5N躍遷則只在相對演化較久的PPN CRL618中被觀測到，而沒有出現在較年輕的PPN CRL2688，或更早期的AGB IRC+10216中。這說明了在AGB與PPN不同時期，其物理環境變化很大。更有趣地是我們在IRC+10216也偵測到兩個負電分子C4H− 與C6H−，此二者是到目前為止，在星際空間唯二被發現的負電分子。負電分子的存在，表示其含量在隔絕了紫外線的CSE中相當豐富；特別是觀測到的C6H− 譜線若與激發能階、頻率最為接近的中性C6H分子譜線相比較，較高的C6H− 譜線峰值暗示IRC+10216中的C6H− 含量應該相當豐富，一如C6H。本次研究中，唯一觀測到的正電分子為在CRL618的NNH+；佐以CRL618中HC5N的P-Cygni譜線輪廓，此二證據顯示CRL618中PDR的存在。