ウェッブ望遠鏡、H3+の「禁制」信号を初検出

H3+の信号はなぜ「禁制」なのか

H3+は3つの水素原子核が正三角形に並び、その間を電子2個が分け合う構造です。そのため永久双極子モーメントがなく、回転しても通常は電波のような放射を出せません。

1986年、シカゴ大学のフー・シー・パン氏と岡武史氏が、抜け道があると計算しました。回転すると遠心力で三角形がわずかに歪み、ごく小さな双極子モーメントが生じます。その遷移は極めて弱く、通常の規則では許されないため「禁制」と呼ばれます。物理法則に反するわけではありません。

ウェッブが捉えたもの

チームは、原始星が噴き出すジェットが作る天体「ハービッグ・ハロー天体」のHH 168を調べました。ジェットは秒速数百キロで周囲の雲に衝突し、ガスを数千度に熱します。赤外線は塵を通り抜けるため、ウェッブに向いています。

熱いガスの光の中に、パン氏と岡氏の計算と波長が一致する極めて弱いスペクトル線が26本見つかりました。最も強い線は72シグマの有意性に達しました。モデルの予測と比べても、分子は明るく輝いていました。

衝撃波モデルは2種類試されました。一方は通常の水素分子H2の光をよく再現しましたが、H3+は5〜6分の1に過小評価しました。もう一方はH3+に近い結果でしたが、妥当性が確認された範囲外の条件を使っています。なぜこれほど明るいのかは、まだ分かっていません。

別のハービッグ・ハロー天体HH 211の過去のウェッブ観測でも同じ放射が見つかり、宇宙ではありふれた現象とみられます。今後はH3+自体が、衝撃波や宇宙化学を探る道具になりそうです。