PDRs4All XI. Detection of infrared CH$^+$ and CH$_3^+$ rovibrational emission in the Orion Bar and disk d203-506: evidence of chemical pumping
Notice bibliographique
Résumé
The methylidyne cation (CH$^+$) and the methyl cation (CH$_3^+$) are building blocks of organic molecules, yet their coupled formation and excitation mechanisms remain mainly unprobed. The James Webb Space Telescope (JWST), with its high spatial resolution and good spectral resolution, provides unique access to the detection of these molecules. Our goal is to use the first detection of CH$^+$ and CH$_3^+$ rovibrational emission in the Orion Bar and in the protoplanetary disk d203-506, irradiated by the Trapezium cluster, to probe their formation and excitation mechanisms and constrain the physico-chemical conditions. We use spectro-imaging acquired using both the NIRSpec and MIRI-MRS instruments to study the CH$^+$ and CH$_3^+$ spatial distribution at very small scales, and compare it to excited H$_2$ emission. CH$^+$ and CH$_3^+$ emissions originate from the same region as highly excited H$_2$. Our comparison between the Bar and d203-506 reveals that both CH$^+$ and CH$_3^+$ excitation and/or formation are highly dependent on gas density. The excitation temperature of the observed CH$^+$ and CH$_3^+$ rovibrational lines is around $T$ ~ 1500 K in the Bar and $T$ ~ 800 K in d203-506. Moreover, the column densities derived from the rovibrational emission are less than 0.1 % of the total known (CH$^+$) and expected (CH$_3^+$) column densities. These results show that CH$^+$ and CH$_3^+$ level populations strongly deviate from ETL. CH$^+$ rovibrational emission can be explained by chemical formation pumping with excited H$_2$ via C$^+$ + H$_2^*$ = CH$^+$ + H. These results support a gas phase formation pathway of CH$^+$ and CH$_3^+$ via successive hydrogen abstraction reactions. However, we do not find any evidence of CH$_2^+$ emission in the JWST spectrum. Finally, observed CH$^+$ intensities coupled with chemical formation pumping model provide a diagnostic tool to trace the local density.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
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 tête enseignante, 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 ».