星間分子の一覧

このリストは、天体望遠鏡を用いて行われた分子雲原始惑星系円盤等からの電磁波観測により発見され、同定された星間分子の一覧(せいかんぶんしのいちらん)である。リストは構成原子毎に挙げた。イオンが検出されている分子についてはそれも示した。

星間分子の検出

日本の野辺山宇宙電波観測所の口径およそ45メートルのミリ波望遠鏡。これまでに、この電波望遠鏡を用いて分子が検出され同定された。

以下に示すのは恒星間の希薄空間(星間空間)に存在する分子(星間分子)のうち分光学的な手法により確認された分子の一覧である。

光学望遠鏡電波望遠鏡を用いることで、天体から発せられる電磁波のスペクトルが得られる。ある分子の異なった電子状態振動準位または回転準位間の遷移は、スペクトルの中でその分子に特徴的な波長や周波数に吸収や発光として観測される。これらのスペクトル電波マイクロ波および赤外線可視光、紫外線の周波数領域で観測される。[1](詳しくは宇宙化学を参照)。これらの中で一番初めに同定された星間分子は1937年に観測[2]され、1940年にCNなどとともに同定されたメチリジンラジカル (CH) である。[3]

星間分子は非常に希薄な星間空間や、星周辺領域の分子雲の中で化学反応を通して形成される。この化学反応のうちの多くは分子が(特に陽イオンへ)イオン化されたときに起こる。イオン化はしばしば宇宙線との相互作用によって行われ、そのため、陽イオンは星間空間において数多く存在する。この陽イオンは周辺の電荷を持たない分子を静電気的な引力により引き込み反応を起こす。(詳細はイオン-分子反応へ)イオンと分子の反応よりは遅いが、電荷を持たない分子同士の反応によっても、星間分子は生成されている。[1]

特に多量にそして他種類の分子が観測される天体として、サジタリウスB2分子雲 (Sagittarius B2; Sgr B2)が挙げられる。この巨大な分子雲は天の川銀河の中心方向にほど近く、新しい分子の検出を目的とする研究ではよく探索が行われる。以下のリストのおよそ半分の分子はこのSgr B2分子雲において初めに検出が行われており、そのほかの分子についても近い将来検出されるであろう。[4]

分子

以下の表では検出された星間分子を構成原子数ごとに分けてリストアップしている。分子の列に記入がないものはイオンだけが検出されていることを示す。名称の列に記入のないものはこれまでに科学文献で名称が与えられていない分子である。(和名は日本語において慣用的に用いられるものを示した。)

なお、存在量としては水素分子が圧倒的に多く、次いでCO一酸化炭素)、H2O)、NH3アンモニア)、HCHOホルムアルデヒド)、HCNシアン化水素)の順で多い[5]

二原子分子

一酸化炭素は分子雲のトレーサーとして良く用いられる[6]
Table 1. 二原子分子
分子式英語名和名イオン
AlClAluminum monochloride[7][8]一塩化アルミニウム
AlFAluminum monofluoride[9][7]一フッ化アルミニウム
C2Carbon dimer[10][11]炭素二量体(二炭素)
FluoromethylidyniumフルオロメチリジニウムCF+[12]
CHMethylidyne radical[13]メチリジンラジカルCH+[14]
CNCyanogen Radical[15][16][7][13]シアンラジカル
COCarbon monoxide[7]一酸化炭素CO+[17]
CPCarbon monophosphide[16]一リン化炭素
CSCarbon monosulfide[7]一硫化炭素
FeOIron(II) oxide[18]酸化鉄 (II)
H2Molecular hydrogen[19]水素(二水素)
HClHydrogen chloride[20]塩化水素
HFHydrogen fluoride[21]フッ化水素
HNNitrogen monohydride[22]一水素化窒素
HOHydroxyl radical[7]ヒドロキシルラジカル
KClPotassium chloride[7][8]塩化カリウム
N2Molecular nitrogen[23]窒素(二窒素)
NONitric oxide[24]一酸化窒素
NSNitrogen sulfide[7]一硫化窒素
NaClSodium chloride[7][8]塩化ナトリウム
O2Molecular oxygen[25]酸素(二酸素)
PNPhosphorus nitride[26]リン化窒素
POPhosphorus monoxide[27]一酸化リン
SHSulfur hydride[28]一水素化硫黄SH+[29]
SOSulfur monoxide[7]一酸化硫黄SO+[14]
SiCCarborundum[30][7]炭化珪素
SiNSilicon mononitride[7]一窒化珪素
SiOSilicon monoxide[7]一酸化珪素
SiSSilicon monosulfide[7]一硫化珪素

三原子分子

プロトン化水素分子は星間空間中で最も多量に存在するイオンである。1993年にはじめて検出された[31]
Table 2. 三原子分子
分子式英語名和名イオン
AlNCAluminum isocyanide[7]イソシアン酸アルミニウム(+1)
C3Tricarbon[11]炭素三量体(三炭素)
C2HEthynyl radical[7][15]エチニルラジカル
C2ODicarbon monoxide[32]一酸化二炭素
C2SThioxoethenylidene[33]二炭化硫黄
CO2Carbon dioxide[34]二酸化炭素
H3+Protonated molecular hydrogenプロトン化水素分子H3+[35]
H2CMethylene[36]メチレン
H2OWater[37]
H2SHydrogen sulfide[7]硫化水素
HCNHydrogen cyanide[38][7][15]シアン化水素
HCOFormyl radical[39]ホルミルラジカルHCO+[40][39][14]
HCPPhosphaethyne[41]ホスファエチン
ThioformylチオホルミルHCS+[40][14]
HNCHydrogen isocyanide[42]イソシアン化水素
DiazenyliumジアジリニウムHN2+[40]
HNONitroxyl[43]ニトロキシル
IsoformylイソホルミルHOC+[15]
KCNPotassium cyanide[7]シアン化カリウム
MgCNMagnesium cyanide[7]シアン化マグネシウム(+1)
MgNCMagnesium isocyanide[7]イソシアン化マグネシウム(+1)
NH2Amino radical[44]アミノラジカル
DiazenyliumアミノカチオンラジカルN2H+[45][14]
N2ONitrous oxide[46]亜酸化窒素
NaCNSodium cyanide[7]シアン化ナトリウム
OCSCarbonyl sulfide[47]酸化硫化炭素
SO2Sulfur dioxide[48][7]二酸化硫黄 
c-SiC2c-Silicon dicarbide[7][30]シクロ二炭化珪素
SiCNSilicon carbonitride[49]一シアン化珪素
SiNCSilicon naphthalocyanine[50]一イソシアン化珪素

四原子分子

ホルムアルデヒドは星間空間中に広く存在する有機分子である。[51]
Table 3. 四原子分子
分子式英語名和名イオン
l-C3HPropynlidyne[52][7] プロピニリジン
c-C3HCyclopropynylidyne[53]シクロプロピニリジン
C3NCyanoethynyl[54]シアノエチニル
C3OTricarbon monoxide[52]一酸化三炭素
C3STricarbon sulfide[7][33]一硫化三炭素
HydroniumヒドロニウムイオンH3O+[55]
C2H2Acetylene[56]アセチレン
H2CNMethylene amidogen[57]窒化メチレンH2CN+[14]
H2COFormaldehyde[58]ホルムアルデヒド
H2CSThioformaldehyde[59]チオホルムアルデヒド
HCCN[60] 
Protonated hydrogen cyanideプロトン化シアン化水素HCNH+[40]
Protonated carbon dioxideプロトン化二酸化炭素HOCO+[61]
HNCOIsocyanic acid[48]イソシアン酸
HNCSIsothiocyanic acid[62]イソチオシアン酸
NH3Ammonia[63][7]アンモニア
SiC3Silicon tricarbide[7] 三炭化珪素

五原子分子

メタンは天然ガスの主成分であり、彗星や太陽系の惑星の大気でも検出される。[64]
Table 4. 五原子分子
分子式英語名和名イオン
C5[11] 五炭素
CH4Methane[65][56]メタン
c-C3H2Cyclopropenylidene[66][67][15]シクロプロペニリデン
l-H2C3Propadienylidene[67]プロパジエリデン
H2CCNCyanomethyl[68]シアン化メチル
H3COMethoxy radical[69]メトキシラジカル
H2C2OKetene[48]ケテン
H2CNHMethylenimine[70]モノメチルイミン
Protonated formaldehydeプロトン化ホルムアルデヒドH2COH+[71]
C4HButadiynyl[7]ブタジニルC4H[72]
HC3NCyanoacetylene[73][7][15][40][67] モノシアノアセチレン
HCC-NCIsocyanoacetylene[74]モノイソシアノアセチレン
HCOOHFormic acid[75]ギ酸
NH2CNCyanamide[76]シアナミド
SiC4Silicon-carbide cluster[30]四炭化ケイ素
SiH4Silane[77]シラン

六原子分子

星間空間中でホルムアミド(上図の分子)はCH2と結合し、アセトアミドとなる[78]
Table 5. 六原子分子
分子式英語名和名イオン
c-H2C3OCyclopropenone[79]シクロプロペノン
C2H4Ethylene[56]エチレン
CH3CNAcetonitrile[80][48]アセトニトリル
CH3NCMethyl isocyanide[80]モノイソシアノメタン
CH3OHMethanol[48]メタノール
CH3SHMethanethiol[81]メタンチオール
l-H2C4[82][7] 
Protonated cyanoacetyleneプロトン化モノシアノアセチレンHC3NH+[40]
HCONH2Formamide[78]ホルムアミド
C5HPentynylidyne[7][33]ペンチニリジン
HC2CHOPropynal[83]プロペノアルデヒド
HC4N[7] 
CH2CNHKetenimine[66]イミノケテン

七原子分子

Table 6. 七原子分子
分子式英語名和名イオン
c-C2H4OEthylene oxide[85]エチレンオキシド
CH3C2HMethylacetylene[15]プロピン(メチルアセチレン)
H3CNH2Methylamine[86]メチルアミン
CH2CHCNAcrylonitrile[48][80]アクリロニトリル
H2CHCOHVinyl alcohol[84]ビニルアルコール
C6HHexatriyny radical[7][33]ヘキサトリイニルラジカルC6H[87][67]
HC4CNCyanodiacetylene[48][80][73]シアノジアセチレン(シアノプロジイン)
CH3CHOAcetaldehyde[7][85]アセトアルデヒド

八原子分子

Table 7. 八原子分子
分子式英語名和名イオン
H3CC2CNMethylcyanoacetylene[88]メチルシアノアセチレン
H2COHCHOGlycolaldehyde[89]グリコールアルデヒド
CH3OOCHMethyl formate[89][48][67]ギ酸メチル
CH3COOHAcetic acid[90]酢酸
H2C6Hexapentaenylidene[7][82]ヘキサペンタエニリジエン
CH2CHCHOAcrolein[66]アクロレイン
CH2CCHCNCyanoallene[88][66]シアノアレン
C7HHeptatrienyl radical[91]ヘプタトリエニルラジカル

九原子分子

酢酸(酢の成分)の電波領域のスペクトルが1997年に確認された。[90]
Table 8. 九原子分子
分子式英語名和名イオン
CH3C4HMethyldiacetylene[92]メチルジアセチレン
CH3OCH3Dimethyl Ether[93]ジメチルエーテル
CH3CHCH2Propylene (propene)[94] プロピレン(プロペン)
CH3CH2CNPropionitrile[7][48][80][67]プロピオニトリル
CH3CONH2Acetamide[78][66]アセトアミド
CH3CH2OHTrans-Ethyl Alcohol[95]エタノール
C8HOctatetraynyl[96]オクタテトライニルC8H[97][98]
HC6CNCyanohexatriyne[99]シアノヘキサトリエン
HC7NCyanotriacetylene[7][63][100] シアノジアセチレン

十原子以上の分子

Table 9. 十原子以上の分子
原子数分子式英語名和名イオン
10(CH3)2COAcetone[101][48]アセトン
10CH3CH2CHOPropanal[66]プロパナール
10CH3C5NMethyl-cyano-diacetylene[66]メチルシアノジアセチレン
11HC8CNCyanotetra-acetylene[7][100]シアノテトラアセチレン
11CH3C6HMethyltriacetylene[92][66]メチルトリアセチレン
11H3COC2H5trans-ethyl methyl ether[102]エチルメチルエーテル
12C6H6Benzene[82]ベンゼン
13HC10CNCyanodecapentayne[100]シアノデカペンタニン
18C10H8naphthalene[103]ナフタレン

重水素置換体

Table 10. 重水素置換体
分子式英語名
HD, H2D+Deuterated molecular hydrogen[104][105]
HDO, D2OHeavy water[106][107]
DCNHydrogen cyanide[108]
DCOFormyl radical[108]
DNCHydrogen isocyanide[108]
N2D+Diazenylium[108] 
NH2D, NHD2, ND3Ammonia[105][109][110]
HDCO, D2COFormaldehyde[111][105]
CH2DCCH, CH3CCDMethylacetylene[112][113]
HDCSThioformaldehyde[114]
DCCCNCyanoacetylene[115]
C4DButadiynyl[116]
c-C3DHCyclopropenylidene[117] [118]
DC5NCyanodiacetylene[119][120]

未確認の分子

以下の分子は科学文献において検出が報告されているが、その後他の科学者による確認がなされていない分子である。

Table 11. 未確認分子
分子式英語名和名
H2NH2CCOOHGlycine[121][122]グリシン
CO(CH2OH)21,3-dihydroxypropanone [123]ジヒドロキシアセトン

脚注

  1. Nummelin, Albert (2006年7月13日). Observations of interstellar molecules”. Chalmers University of Technology. 2007年2月6日閲覧。
  2. Swings P., Rosenfeld L. "Considerations Regarding Interstellar Molecules",Astrophysical Journal, vol. 86, p.p.483-486
  3. Woon, D. E. (May, 2005). Methylidyne radical”. The Astrochemist. 2007年2月13日閲覧。
  4. S. E. Cummins, R. A. Linke, P. Thaddeus (1986). “A survey of the millimeter-wave spectrum of Sagittarius B2”. Astrophysical Journal Supplement Series 60: 819-878. http://adsabs.harvard.edu/abs/1986ApJS...60..819C 2007年2月6日閲覧。.
  5. 1.6 有機地球化学 (PDF)”. 日本有機地球化学会. 2018年11月22日閲覧。
  6. The Structure of Molecular Cloud Cores”. Centre for Astrophysics and Planetary Science, University of Kent. 2007年2月16日閲覧。
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  9. L. M. Ziurys, A. J. Apponi, T. G. Phillips (1994). “Exotic fluoride molecules in IRC +10216: Confirmation of AlF and searches for MgF and CaF”. Astrophysical Journal 433 (2): 729-732. http://adsabs.harvard.edu/abs/1994ApJ...433..729Z.
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関連項目

外部リンク

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