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宇宙:原始太陽系星雲における酸素同位体異常の起源としてのCOの自己遮蔽効果

Nature 435, 7040 doi: 10.1038/nature03557

隕石に含まれる最も難揮発性の鉱物相(CAI、カルシウムとアルミニウムに富んだ包有物)における酸素同位体の存在比は、これまで説明が難しかった。ほとんどの反応過程では、核の質量によって同位体が分別される。すなわち18Oは、16O に対して17Oの2倍の分別量がある。CAIでは、17Oと18Oはほぼ同量に分別されており、基本的に異なるメカニズムの存在が考えられる。CAIのデータはもともと、純粋な16Oが超新星から原始太陽系星雲へ流入した証拠として解釈されていたが、他の元素において同位体の同様な傾向が見られないことは、この説明が誤りであることを示している。対称性依存の分別メカニズムは、原始太陽系星雲の内側で起こった可能性があるが、実験的な証拠は存在しない。最も内側の原始太陽系星雲におけるCOの同位体選択的光解離によってCAIのデータを説明できる可能性があるが、この領域の高い温度によって、その痕跡は急速に失われてしまったと思われる。本論文では、乱流状態にある星雲のより低温な表面におけるCOの光解離を、時間依存的に計算した結果について報告する。もし星雲表面が近傍の星間物質の遠紫外線フラックスのおよそ103倍のフラックス(たとえば、原始太陽のおよそ1pc以内のO型かB型星によるもの)によって照射されると、相当量の酸素同位体の分別が105年の時間スケールで可能である。同様な照射を受けた原始惑星系円盤には、COに比べて数十%豊富に17Oと18Oを含んだH2Oが存在するであろうと、我々は予測する。

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