Origin of warm and hot gas emission from low-mass protostars: Herschel-HIFI observations of CO J = 16–15⋆
Notice bibliographique
Résumé
Context. Through spectrally unresolved observations of high-J CO transitions, Herschel Photodetector Array Camera and Spectrometer (PACS) has revealed large reservoirs of warm (300 K) and hot (700 K) molecular gas around low-mass protostars. The excitation and physical origin of this gas is still not understood. Aims. We aim to shed light on the excitation and origin of the CO ladder observed toward protostars, and on the water abundance in different physical components within protostellar systems using spectrally resolved Herschel-HIFI data. Methods. Observations are presented of the highly excited CO line J = 16–15 (Eup/kB = 750 K) with the Herschel Heterodyne Instrument for the Far Infrared (HIFI) toward a sample of 24 low-mass protostellar objects. The sources were selected from the Herschel “Water in Star-forming regions with Herschel” (WISH) and “Dust, Ice, and Gas in Time” (DIGIT) key programs. Results. The spectrally resolved line profiles typically show two distinct velocity components: a broad Gaussian component with an average FWHM of 20 km s-1 containing the bulk of the flux, and a narrower Gaussian component with a FWHM of 5 km s-1 that is often offset from the source velocity. Some sources show other velocity components such as extremely-high-velocity features or “bullets”. All these velocity components were first detected in H2O line profiles. The average rotational temperature over the entire profile, as measured from comparison between CO J = 16–15 and 10–9 emission, is ~300 K. A radiative-transfer analysis shows that the average H2O/CO column-density ratio is ~0.02, suggesting a total H2O abundance of ~2 × 10-6, independent of velocity. Conclusions. Two distinct velocity profiles observed in the HIFI line profiles suggest that the high-J CO ladder observed with PACS consists of two excitation components. The warm PACS component (300 K) is associated with the broad HIFI component, and the hot PACS component (700 K) is associated with the offset HIFI component. The former originates in either outflow cavity shocks or the disk wind, and the latter in irradiated shocks. The low water abundance can be explained by photodissociation. The ubiquity of the warm and hot CO components suggest that fundamental mechanisms govern the excitation of these components; we hypothesize that the warm component arises when H2 stops being the dominant coolant. In this scenario, the hot component arises in cooling molecular H2-poor gas just prior to the onset of H2 formation. High spectral resolution observations of highly excited CO transitions uniquely shed light on the origin of warm and hot gas in low-mass protostellar objects.
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Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».