学位の種別: 課程博士審査委員会委員 : (主査)東京大学教授 吉田 直紀, 東京大学教授 樋口 秀男, 東京大学講師 中澤 知洋, 宇宙航空研究開発機構教授 中川 貴雄, 宇宙航空研究開発機構准教授 山崎 典子University of Tokyo(東京大学

Shibata Daiki

柴田 大輝

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            論文審査の結果の要旨 
 
                          氏名  柴田 大輝 
 
 本論文は６章および 2 つの補遺から成る。第１章はイントロダクションとし
て、星間分子ガス雲と星形成過程、および関連する化学反応について概観する。
最近の電波観測により示された、一酸化炭素分子の数密度と重水素化合物の組
成の相関に考察を加え、原始星進化段階と分子ガス雲中の重水素濃縮率を論じ
ている。ここで重水素濃縮とは、分子に含まれる重水素と水素の存在量の比が、
宇宙存在量の比よりも大きくなる現象である。次に、重水素化合物イオンの分
量から重水素濃縮率を導くという従来の手法では、原始星周辺ガスの温度や星
間塵の存在によって結果の解釈が大きく変わりうることを指摘し、複数の分子
線を用いた解析が重水素濃縮率測定には有効であると提案する。ここで本研究
の目的が提示されている。第２章では本研究で使用する野辺山 45 メートル望遠
鏡、アタカマサブミリメートル望遠鏡(ASTE)、およびサブミリメートルアレイ
（SMA）の諸元をまとめ、各検出器の特性を解説する。次に、観測対象とする低
質量原始星 5天体について、これまでの観測より得られた情報をまとめ、Class 
0/I 原始星分類や、それぞれの天体の特筆すべき事柄を明示する。 
 第３章では、論文提出者が行った分子イオン輝線観測のデータを解析する。
５天体について、原始星を中心とした 9 地点を対象として DCO+など５種のイオ
ンおよび対応する同位体分子イオンからの輝線強度を求め、重水素濃縮率を求
めている。主要な解析は各分子の J=1-0 回転遷移による輝線に対して行い、さ
らに３つの天体に対しては J=4-3 等の高エネルギーレベル遷移分子線について
も観測を行い、統合解析を行っている。分子ガス雲の温度を３通り仮定し、各
輝線に対する光学的厚みを求めた上で、全ての天体で、原始星周りに重水素濃
縮度の空間勾配が存在することを明らかにしている。 
 第 4 章では、DNC 分子などの中性分子からの輝線を観測し、第３章と同様の解
析を行う。分子イオン輝線観測の結果と同じく、原始星周りに重水素濃縮率の
空間勾配が存在することを明らかにしている。一方でイオンと中性分子では重
水素濃縮率が顕著に異なる天体や領域が存在することに着目し、原始星進化と
の対応を論じている。 
 
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 第５章では、先行する二つの章で得られたイオン分子輝線および中性分子輝
線観測を総括し、またそれぞれの天体に対して観測結果を比較することで、星
形成ガス雲の物理状態と進化段階について考察を与えている。特に、重水素濃
縮度の空間変動を定量化するために、dip depth と呼ばれる量を考案し、原始
星周辺部の重水素減少率を明らかにした。さらに、中性分子とイオンとで重水
素濃縮度が異なる点について、重水素化合物の破壊反応を詳細に調べた上で、
反応時間と原始星進化の典型的時間を比較し、中性分子の重水素化合物は原始
星形成後もしばらく破壊されずに残留すると結論づけた。進化早期段階にある
原始星領域 IRAS16293-2422 については、SMA 干渉計によるアーカイブデータを
解析し、得られた速度チャンネルマップから、原始星周辺ガスの高速度成分に
顕著な重水素濃縮率低減を見出した。 
 第６章では、星なしコアの段階を含めて原始星進化とガス雲中の化学反応を
総括し、本論文で観測した５天体について、原始星周辺コアとエンベロープそ
れぞれの化学組成とその時間進化を議論している。原始星誕生後の重水素濃縮
率の多様性について１つの解釈を与え、将来観測への展望で論文を締めくくる。 
 
 なお、本論文第 3 章、第 4 章、第５章は山本智氏との共同研究をもとにして
いるが、重水素濃縮率の空間分布を異なる分子種を用いて測定するという着想
は論文提出者本人が得たものである。自ら野辺山電波望遠鏡と ASTE を用いた観
測によりデータを取得、さらに SMA のアーカイブデータの取得、解析は論文提
出者が行った。重水素濃縮率や速度構造を利用した解析は全て論文提出者が行
い、考察を与えたもので論文提出者のオリジナルな成果である。 
 
 前主系列星の進化を明らかにすることは星形成過程を理解するための重要課
題の一つである。本論文はその進化段階の指標の一つとしてガス雲の重水素濃
縮率に着目し、電波分光観測によって重水素化合物の分布や原始星進化段階と
の対応を明らかにした。高角度分解能の電波望遠鏡や電波干渉計の能力を活か
した世界最先端の研究であり、現在稼働中、および将来の電波望遠鏡を用いた
観測に大きな示唆を与える。原始星形成領域の化学進化に迫る重要な研究成果
である。 
したがって、博士（理学）の学位を授与できると認める。 
 


原始星形成にともなう重水素化合物の振る舞い

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原始星形成にともなう重水素化合物の振る舞い

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