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12 results on '"STAR-FORMING REGIONS"'

1. Unlocking the sulphur chemistry in intermediate-mass protostars of Cygnus X. Connecting the cold and warm chemistry

Author

M. el Akel, L. E. Kristensen, R. Le Gal, S. J. van der Walt, R. L. Pitts, F. Dulieu, Niels Bohr Institute [Copenhagen] (NBI), Faculty of Science [Copenhagen], University of Copenhagen = Københavns Universitet (UCPH)-University of Copenhagen = Københavns Universitet (UCPH), LERMA Cergy (LERMA), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères = Laboratory for Studies of Radiation and Matter in Astrophysics and Atmospheres (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CY Cergy Paris Université (CY)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CY Cergy Paris Université (CY), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Harvard University-Smithsonian Institution, Institut de RadioAstronomie Millimétrique (IRAM), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
stars, Cygnus X-N12, Cygnus X-N30, methods: laboratory: molecular, CHEMICAL-COMPOSITION, HYDROGEN-ATOMS, methods, HOT CORES, molecular, individual, STAR-FORMING REGIONS, stars: individual: Cygnus X-N12, stars: formation, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], astrochemistry, formation, ICE, Astronomy and Astrophysics, EVOLUTION, DENSE CLOUDS, Space and Planetary Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics], BEARING MOLECULES, DEPLETION, laboratory, INTERSTELLAR GRAINS, stars: individual: Cygnus X-N30
Abstract

Context. The chemistry of sulphur-bearing species in the interstellar medium remains poorly understood, but might play a key role in the chemical evolution of star-forming regions. Aims. Coupling laboratory experiments to observations of sulphur-bearing species in different parts of star-forming regions, we aim to understand the chemical behavior of the sulphur species in cold and warm regions of protostars, and we ultimately hope to connect them. Methods. We performed laboratory experiments in which we tested the reactivity of hydrogen sulfide (H2S) on a cold substrate with hydrogen and/or carbon monoxide (CO) under different physical conditions that allowed us to determine the products from sulphur reactions using a quadrupole mass spectrometer. The laboratory experiments were complemented by observations. We observed two luminous binary sources in the Cygnus-X star-forming complex, Cygnus X-N30 and N12, covering a frequency range of 329–361 GHz at a spatial resolution of 1′′5 with the SubMillimeter Array (SMA). This study was complemented by a 3 mm line survey of Cygnus X-N12 covering specific frequency windows in the frequency ranges 72.0–79.8 GHz at a spatial resolution of 34′′0–30′′0 and 84.2–115.5 GHz at a spatial resolution of 29′′0–21′′0, with the IRAM-30 m single-dish telescope. Column densities and excitation temperatures were derived under the local thermodynamic equilibrium approximation. Results. We find that OCS is a direct product from H2S reacting with CO and H under cold temperatures (T < 100 K) from laboratory experiments. OCS is therefore found to be an important solid-state S-reservoir. We identify several S-species in the cold envelope of Cyg X-N12, principally organo-sulphurs (H2CS, CS, OCS, CCS, C3S, CH3SH, and HSCN). For the hot cores of Cyg X-N12 and N30, only OCS, CS and H2CS were detected. We found a difference in the S-diversity between the hot core and the cold envelope of N12, which is likely due to the sensitivity of the observations toward the hot core of N12. Moreover, based on the hot core analysis of N30, the difference in S-diversity is likely driven by chemical processes rather than the low sensitivity of the observations. Furthermore, we found that the column density ratio of NCS/NSO is also an indicator of the warm (NCS/NSO > 1), cold (NCS/NSO < 1) chemistries within the same source. The line survey and molecular abundances inferred for the sulphur species are similar for protostars N30 and N12 and depends on the protostellar component targeted (i.e., envelope or hot core) rather than on the source itself. However, the spatial distribution of emission toward Cyg X-N30 shows differences compared to N12: toward N12, all molecular emission peaks on the two continuum sources, whereas emission is spatially distributed and shows variations within molecular families (N, O, and C families) toward N30. Moreover, this spatial distribution of all the identified S-species is offset from the N30 continuum peaks. The sulphur-bearing molecules are therefore good tracers to connect the hot and cold chemistry and to provide insight into the type of object that is observed.

Published
2022
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2. Which Molecular Cloud Structures Are Bound?

Author

Marc-Antoine Miville-Deschenes, Mark H. Heyer, Neal J. Evans, Manuel Merello, Quang Nguyen-Luong, Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), and Université Paris Cité (UPCité)

Subjects
Physics, Molecular cloud, FOS: Physical sciences, Astronomy and Astrophysics, Astrophysics, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, Space and Planetary Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), Molecular clouds, Star-forming regions, Astrophysics::Galaxy Astrophysics
Abstract

We analyze surveys of molecular cloud structures defined by tracers ranging from CO $J = 1-0$ through $^{13}$CO $J = 1-0$ to dust emission together with NH$_3$ data. The mean value of the virial parameter and the fraction of mass in bound structures depends on the method used to identify structures. Generally, the virial parameter decreases and the fraction of mass in bound structures increases with the effective density of the tracer, the surface density and mass of the structures, and the distance from the center of a galaxy. For the most complete surveys of structures in the Galaxy defined by CO $J = 1-0$, the fraction of mass that is in bound structures is 0.19. For catalogs of other galaxies based on CO $J = 2-1$, the fraction is 0.35. These results offer substantial alleviation of the fundamental problem of slow star formation. If only clouds found to be bound are counted and they are assumed to collapse in a free-fall time at their mean cloud density, the sum over all clouds in a complete survey of the Galaxy yields a predicted star formation rate of 46 solar masses per year, a factor of 6.5 less than if all clouds are bound., Comment: 26 pages, 14 figures, accepted to ApJ

Published
2021
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3. High-Energy Particles and Radiation in Star-Forming Regions

Author

Andrei M. Bykov, Alexandre Marcowith, Eli Waxman, Maria E Kalyashova, Elena Amato, J. M. Diederik Kruijssen, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2), and FRA

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, Stellar population, neutrino: energy: high, feedback, Starburst galaxies, Astrophysics, 01 natural sciences, particle: acceleration, propagation, site, Astrophysics::Solar and Stellar Astrophysics, Star-forming regions, 010303 astronomy & astrophysics, magnetic field: fluctuation, High Energy Astrophysical Phenomena (astro-ph.HE), Physics, star: formation, Particle acceleration, Supernova, cosmic radiation, cluster: massive, Neutrino, Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, kinetic, FOS: Physical sciences, Cosmic ray, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, OB associations, 0103 physical sciences, supernova, structure, Cosmic rays, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, 0105 earth and related environmental sciences, energy: magnetic, Young massive star clusters, Star formation, Astronomy and Astrophysics, stability, Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, Galaxy, star: massive, Stars, 13. Climate action, Space and Planetary Science, gamma ray, Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), nonlinear, galaxy, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract

Non-thermal particles and high-energy radiation can play a role in the dynamical processes in star-forming regions and provide an important piece of the multiwavelength observational picture of their structure and components. Powerful stellar winds and supernovae in compact clusters of massive stars and OB associations are known to be favourable sites of high-energy particle acceleration and sources of non-thermal radiation and neutrinos. Namely, young massive stellar clusters are likely sources of the PeV (petaelectronvolt) regime cosmic rays (CRs). They can also be responsible for the cosmic ray composition, e.g., 22Ne/20Ne anomalous isotopic ratio in CRs. Efficient particle acceleration can be accompanied by super-adiabatic amplification of the fluctuating magnetic fields in the systems converting a part of kinetic power of the winds and supernovae into the magnetic energy through the CR-driven instabilities. The escape and CR propagation in the vicinity of the sources are affected by the non-linear CR feedback. These effects are expected to be important in starburst galaxies, which produce high-energy neutrinos and gamma-rays. We give a brief review of the theoretical models and observational data on high-energy particle acceleration and their radiation in star-forming regions with young stellar population., 41 pages, Space Science Reviews v.216, id 42, topical collection Star Formation

Published
2020
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4. 3D modelling of star-forming regions.The contribution of the graphical interface GASS to radiative transfer codes

Author

Quénard, David, Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse 3 - Paul Sabatier, Sandrine BOTTINELLI, and Emmanuel CAUX

Subjects
interstellar medium, milieu interstellaire, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], [SDU.ASTR.SR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Solar and Stellar Astrophysics [astro-ph.SR], star-forming regions, Astrochimie, molecular line emission, régions de formation d'étoiles, radiative transfer, émission des raies moléculaires, transfert radiatif, 3D modelling, Astrochemistry, modélisation 3D
Abstract

The era of interferometric observations leads to the need of a more and more precise description of physical structure and dynamics of star-forming regions, from pre-stellar cores to proto-planetary disks. The molecular and dust continuum emission can be described with multiple physical components. To compare with the observations, a precise and complex radiative transfer modelling of these regions is required. I have developed during this thesis a standalone application called GASS (Generator of Astrophysical Sources Structures, Quénard et al., submitted) for this purpose. Thanks to its interface, GASS allows to create, manipulate, and mix several different physical components such as spherical sources, disks, and outflows. In this thesis, I used GASS to work on different astrophysical cases and, among them, I studied in details the water and deuterated water emission in the pre-stellar core L1544 (Quénard et al., 2016) and the emission of ions in the low-mass proto-star IRAS16293-2422 (Quénard et al., submitted).; L'ère des observations interférométriques mène à la nécessité d'une description plus précise de la structure physique et de la dynamique des régions de formation d'étoiles, des coeurs pré-stellaires et des disques proto-planétaires. L'émission moléculaire et du continuum de la poussière peuvent être décrites par de multiples composantes physiques. Pour comparer avec les observations, un modèle de transfert radiatif précis et complexe de ces régions est nécessaire. J'ai développé au cours de cette thèse une application autonome appelée GASS (Generator of Astrophysical Sources Structures, Quénard et al., soumis) à cette fin. Grâce à son interface, GASS permet de créer, de manipuler et de mélanger différents composants physiques tels que des sources sphériques, des disques et des outflows. Dans cette thèse, j'ai utilisé GASS pour travailler sur différents cas astrophysiques et, entre autres, j'ai étudié en détail l'eau et l'émission de l'eau deutérée dans le coeur pré-stellaire L1544 (Quénard et al., 2016) ainsi que l'émission des ions dans la proto-étoile de faible masse IRAS16293-2422 (Quénard et al., soumis).

Published
2016

5. Modélisation 3D de régions de formation d’étoiles .La contribution de l’interface graphique GASS aux codes de transfert radiatif

Author

Quénard, David, Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse 3 - Paul Sabatier, Sandrine BOTTINELLI, Emmanuel CAUX, Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
interstellar medium, milieu interstellaire, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], [SDU.ASTR.SR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Solar and Stellar Astrophysics [astro-ph.SR], star-forming regions, Astrochimie, molecular line emission, régions de formation d'étoiles, radiative transfer, émission des raies moléculaires, transfert radiatif, 3D modelling, Astrochemistry, modélisation 3D
Abstract

The era of interferometric observations leads to the need of a more and more precise description of physical structure and dynamics of star-forming regions, from pre-stellar cores to proto-planetary disks. The molecular and dust continuum emission can be described with multiple physical components. To compare with the observations, a precise and complex radiative transfer modelling of these regions is required. I have developed during this thesis a standalone application called GASS (Generator of Astrophysical Sources Structures, Quénard et al., submitted) for this purpose. Thanks to its interface, GASS allows to create, manipulate, and mix several different physical components such as spherical sources, disks, and outflows. In this thesis, I used GASS to work on different astrophysical cases and, among them, I studied in details the water and deuterated water emission in the pre-stellar core L1544 (Quénard et al., 2016) and the emission of ions in the low-mass proto-star IRAS16293-2422 (Quénard et al., submitted).; L'ère des observations interférométriques mène à la nécessité d'une description plus précise de la structure physique et de la dynamique des régions de formation d'étoiles, des coeurs pré-stellaires et des disques proto-planétaires. L'émission moléculaire et du continuum de la poussière peuvent être décrites par de multiples composantes physiques. Pour comparer avec les observations, un modèle de transfert radiatif précis et complexe de ces régions est nécessaire. J'ai développé au cours de cette thèse une application autonome appelée GASS (Generator of Astrophysical Sources Structures, Quénard et al., soumis) à cette fin. Grâce à son interface, GASS permet de créer, de manipuler et de mélanger différents composants physiques tels que des sources sphériques, des disques et des outflows. Dans cette thèse, j'ai utilisé GASS pour travailler sur différents cas astrophysiques et, entre autres, j'ai étudié en détail l'eau et l'émission de l'eau deutérée dans le coeur pré-stellaire L1544 (Quénard et al., 2016) ainsi que l'émission des ions dans la proto-étoile de faible masse IRAS16293-2422 (Quénard et al., soumis).

Published
2016

6. Modélisation 3D de régions de formation d'étoiles : la contribution de l'interface graphique GASS aux codes de transfert radiatif

Author

Quénard, David, Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul Sabatier - Toulouse III, Sandrine Bottinelli, Emmanuel Caux, Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Modélisation 3D, Emission des raies moléculaires, Interstellar medium, Transfert radiatif, Molecular line emission, Milieu interstellaire, Astrochimie, Radiative transfer, Star-forming regions, Régions de formation d'étoiles, [PHYS.ASTR.SR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Solar and Stellar Astrophysics [astro-ph.SR], 3D modelling, Astrochemistry
Abstract

The era of interferometric observations leads to the need of a more and more precise description of physical structure and dynamics of star-forming regions, from pre-stellar cores to proto-planetary disks. The molecular and dust continuum emission can be described with multiple physical components. To compare with the observations, a precise and complex radiative transfer modelling of these regions is required. I have developed during this thesis a standalone application called GASS (Generator of Astrophysical Sources Structures, Quénard et al., submitted) for this purpose. Thanks to its interface, GASS allows to create, manipulate, and mix several different physical components such as spherical sources, disks, and outflows. In this thesis, I used GASS to work on different astrophysical cases and, among them, I studied in details the water and deuterated water emission in the pre-stellar core L1544 (Quénard et al., 2016) and the emission of ions in the low-mass proto-star IRAS16293-2422 (Quénard et al., submitted).; L'ère des observations interférométriques mène à la nécessité d'une description plus précise de la structure physique et de la dynamique des régions de formation d'étoiles, des coeurs pré-stellaires et des disques proto-planétaires. L'émission moléculaire et du continuum de la poussière peuvent être décrites par de multiples composantes physiques. Pour comparer avec les observations, un modèle de transfert radiatif précis et complexe de ces régions est nécessaire. J'ai développé au cours de cette thèse une application autonome appelée GASS (Generator of Astrophysical Sources Structures, Quénard et al., soumis) à cette fin. Grâce à son interface, GASS permet de créer, de manipuler et de mélanger différents composants physiques tels que des sources sphériques, des disques et des outflows. Dans cette thèse, j'ai utilisé GASS pour travailler sur différents cas astrophysiques et, entre autres, j'ai étudié en détail l'eau et l'émission de l'eau deutérée dans le coeur pré-stellaire L1544 (Quénard et al., 2016) ainsi que l'émission des ions dans la proto-étoile de faible masse IRAS16293-2422 (Quénard et al., soumis).

Published
2016

7. The HIFI spectral survey of AFGL 2591 (CHESS). I. Highly excited linear rotor molecules in the high-mass protostellar envelope

Author

Cecilia Ceccarelli, M. H. D. van der Wiel, M. Kazmierczak, F. F. S. van der Tak, Laurent Pagani, Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SRON Netherlands Institute for Space Research (SRON), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG ), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Kapteyn Astronomical Institute, and Astronomy

Subjects
ROTATIONAL-EXCITATION, 010504 meteorology & atmospheric sciences, FOS: Physical sciences, Astrophysics, CYGNUS-X, 01 natural sciences, ISM: clouds, Spectral line, Atmospheric radiative transfer codes, CHEMISTRY, 0103 physical sciences, AFGL-2591, OUTFLOW, 010303 astronomy & astrophysics, Optical depth, Solar and Stellar Astrophysics (astro-ph.SR), ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, Envelope (waves), Line (formation), Physics, STAR-FORMING REGIONS, [PHYS]Physics [physics], stars: formation, astrochemistry, Astronomy and Astrophysics, YOUNG STELLAR OBJECTS, Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, Redshift, ISM: molecules, CO, Astrophysics - Solar and Stellar Astrophysics, 13. Climate action, Space and Planetary Science, GL-2591, Excited state, Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), Outflow, ISM: individual objects: AFGL 2591, EMISSION, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract

We aim to reveal the gas energetics in the circumstellar environment of the prototypical high-mass protostellar object AFGL2591 using space-based far-infrared observations of linear rotor molecules. Rotational spectral line signatures of CO, HCO+, CS, HCN and HNC from a 490-1240 GHz survey with Herschel/HIFI, complemented by ground-based JCMT and IRAM 30m spectra, cover transitions with E(up)/k between 5 and ~300 K (750K for 12C16O, using selected frequency settings up to 1850 GHz). The resolved spectral line profiles are used to separate and study various kinematic components. The line profiles show two emission components, the widest and bluest of which is attributed to an approaching outflow and the other to the envelope. We find evidence for progressively more redshifted and wider line profiles from the envelope gas with increasing energy level, qualitatively explained by residual outflow contribution picked up in the systematically decreasing beam size. Integrated line intensities for each species decrease as E(up)/k increases from 150 K for all species. This indicates that warm gas should be added to the model and that the model's geometry should provide low optical depth pathways for line emission from this warm gas to escape, for example in the form of UV heated outflow cavity walls viewed at a favorable inclination angle. Physical and chemical conditions derived for the outflow gas are similar to those in the protostellar envelope, possibly indicating that the modest velocity (, Accepted for publication in A&A; 16 pages, 8 figures, 4 tables

Published
2013
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8. The chemistry of ions in the Orion Bar I. – CH + , SH + , and CF +. The effect of high electron density and vibrationally excited H2 in a warm PDR surface

Author

E. A. Bergin, F. F. S. van der Tak, Z. Nagy, Volker Ossenkopf, Maryvonne Gerin, F. Le Petit, C. Joblin, J. R. Goicoechea, John H. Black, J. Le Bourlot, M. Roellig, Institut de génétique et biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Louis Pasteur - Strasbourg I, SRON Netherlands Institute for Space Research (SRON), DAM Île-de-France (DAM/DIF), Direction des Applications Militaires (DAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Physikalisches Institut [Köln], Universität zu Köln, Department of Astronomy [Ann Arbor], University of Michigan [Ann Arbor], University of Michigan System-University of Michigan System, Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universität zu Köln = University of Cologne, bibliotheque, la., Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Astronomy

Subjects
ROTATIONAL-EXCITATION, ISM: individual objects: Orion Bar, DATABASE, Analytical chemistry, FOS: Physical sciences, LINES, Electron, Astrophysics, 01 natural sciences, Ion, [PHYS] Physics [physics], PHOTON-DOMINATED REGIONS, 0103 physical sciences, Radiative transfer, ABSORPTION, 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Hyperfine structure, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Line (formation), Physics, STAR-FORMING REGIONS, [PHYS]Physics [physics], PHOTODISSOCIATION REGION, INTERSTELLAR-MEDIUM, Astronomy and Astrophysics, Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, DIFFUSE CLOUDS, ISM: molecules, 3. Good health, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Excited state, Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), [PHYS.ASTR] Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], EMISSION, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], Excitation, Bar (unit)
Abstract

The abundances of interstellar CH+ and SH+ are not well understood as their most likely formation channels are highly endothermic. Using data from Herschel, we study the formation of CH+ and SH+ in a typical high UV-illumination photon-dominated region (PDR), the Orion Bar. Herschel/HIFI provides velocity-resolved data of CH+ 1-0 and 2-1 and three hyperfine transitions of SH+. Herschel/PACS provides information on the excitation and spatial distribution of CH+ (up to J=6-5). The widths of the CH+ 2-1 and 1-0 transitions are of ~5 km/s, significantly broader than the typical width of dense gas tracers in the Orion Bar (2-3 km/s) and are comparable to the width of tracers of the interclump medium such as C+ and HF. The detected SH+ transitions are narrower compared to CH+ and have line widths of 3 km/s, indicating that SH+ emission mainly originates in denser condensations. Non-LTE radiative transfer models show that electron collisions affect the excitation of CH+ and SH+, and that reactive collisions need to be taken into account to calculate the excitation of CH+. Comparison to PDR models shows that CH+ and SH+ are tracers of the warm surface region (AV, Accepted for publication in A&A, 12 pages, 11 figures, abstract shortened

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2013
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9. The massive protostar W43-MM1 as seen by Herschel-HIFI water spectra: high turbulence and accretion luminosity

Author

L. Chavarria, Sylvain Bontemps, T. Jacq, Friedrich Wyrowski, Jonathan Braine, Lars E. Kristensen, Fabrice Herpin, Alain Baudry, E. F. van Dishoeck, F. F. S. van der Tak, FORMATION STELLAIRE 2012, Laboratoire d'astrodynamique, d'astrophysique et d'aéronomie de bordeaux (L3AB), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac] (LAB), Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG ), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR), Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE), Leiden Observatory [Leiden], Universiteit Leiden [Leiden], and European Southern Observatory (ESO)

Subjects
FOS: Physical sciences, Astrophysics, ENERGY-DISTRIBUTIONS, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Spectral line, ISM: abundances, H-II REGIONS, NGC 1333, 0103 physical sciences, Protostar, Supersonic speed, 010306 general physics, 2-DIMENSIONAL RADIATIVE-TRANSFER, 010303 astronomy & astrophysics, Physics, STAR-FORMING REGIONS, stars: formation, stars: protostars, INTERSTELLAR-MEDIUM, Turbulence, [SDU.ASTR.SR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Solar and Stellar Astrophysics [astro-ph.SR], Astronomy and Astrophysics, line: profiles, CIRCUMSTELLAR ENVIRONMENT, stars: early-type, MOLECULAR LINES, YOUNG STELLAR OBJECTS, [PHYS.ASTR.SR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Solar and Stellar Astrophysics [astro-ph.SR], Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, Accretion (astrophysics), ISM: molecules, Radiation pressure, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), Spectral energy distribution, CLOUD CORES, Outflow, Galaxy Astrophysics
Abstract

We present Herschel/HIFI observations of fourteen water lines in W43-MM1, a massive protostellar object in the luminous star cluster-forming region W43. We analyze the gas dynamics from the line profiles using Herschel-HIFI observations (WISH-KP) of fourteen far-IR water lines (H2O, H217O, H218O), CS(11-10), and C18O(9-8) lines, and using our modeling of the continuum spectral energy distribution. As for lower mass protostellar objects, the molecular line profiles are a mix of emission and absorption, and can be decomposed into 'medium', and 'broad' velocity components. The broad component is the outflow associated with protostars of all masses. Our modeling shows that the remainder of the water profiles can be well fitted by an infalling and passively heated envelope, with highly supersonic turbulence varying from 2.2 km/s in the inner region to 3.5 km/s in the outer envelope. Also, W43-MM1 has a high accretion rate, between 4.0 x 10^{-4} and 4.0 x 10^{-2} \msun /yr, derived from the fast (0.4-2.9 km/s) infall observed. We estimate a lower mass limit of gaseous water of 0.11 \msun and total water luminosity of 1.5 \lsun (in the 14 lines presented here). The central hot core is detected with a water abundance of 1.4 x 10^{-4} while the water abundance for the outer envelope is 8 x10^{-8}. The latter value is higher than in other sources, most likely related to the high turbulence and the micro-shocks created by its dissipation. Examining water lines of various energies, we find that the turbulent velocity increases with the distance to the center. While not in clear disagreement with the competitive accretion scenario, this behavior is predicted by the turbulent core model. Moreover, the estimated accretion rate is high enough to overcome the expected radiation pressure., Accepted in A&A on April 2, 2012. 12 pages 7 figures

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2012
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10. First detection of ND in the solar-mass protostar IRAS16293-2422

Author

O. Coeur-Joly, Dariusz C. Lis, A. Baudry, Karine Demyk, W. D. Langer, Carsten Dominik, Adam Walters, Friedrich Wyrowski, K. F. Schuster, Gary J. Melnick, A. Lorenzani, M. Salez, David A. Neufeld, Paolo Saraceno, Paola Caselli, P. F. Goldsmith, Sébastien Maret, Audrey Coutens, Geoffrey A. Blake, M. H. D. van der Wiel, Bertrand Lefloch, C. Comito, S. D. Lord, Arnold O. Benz, S. Cabrit, L. Ravera, Thomas G. Phillips, C. Codella, Berengere Parise, Emmanuel Caux, Peter Schilke, P. Hily-Blant, Laurent Pagani, Valentine Wakelam, Alain Castets, Brunella Nisini, John E. Pearson, N. Crimier, Maryvonne Gerin, Claudine Kahane, Frank Helmich, E. Falgarone, T. Jacq, Aurore Bacmann, Patrick Hennebelle, F. F. S. van der Tak, T. A. Bell, M. Benedettini, H. W. Yorke, A. Klotz, Asunción Fuente, José Cernicharo, Charlotte Vastel, Th. Henning, Mihkel Kama, Adwin Boogert, Cecilia Ceccarelli, P. J. Encrenaz, S. Pacheco, Rolf Guesten, Aggm Tielens, E. A. Bergin, Serena Viti, A. Faure, A. Cros, Sandrine Bottinelli, Eric Herbst, FORMATION STELLAIRE 2010, Laboratoire d'astrodynamique, d'astrophysique et d'aéronomie de bordeaux (L3AB), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac] (LAB), Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CNRS INSU, UMR 5187, F-31028 Toulouse 4, France, UMR 5187 Toulouse, Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centro de Astrobiologia [Madrid] (CAB), Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Max-Planck-Gesellschaft, Department of Astronomy [Ann Arbor], University of Michigan [Ann Arbor], University of Michigan System-University of Michigan System, Laboratoire Optimisation de la Conception et Ingénierie de l'Environnement (LOCIE), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astronomical Institute Anton Pannekoek (AI PANNEKOEK), University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA), Laboratoire de Radioastronomie (LRA), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Haute-Provence (OHP), Institut Pythéas (OSU PYTHEAS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), I. Physikalisches Institut [Köln], Universität zu Köln = University of Cologne, Max Planck Institute for Radio Astronomy, AMOR 2010, INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri (OAA), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Ohio State Univ, Dept Phys, Columbus, OH 43210 USA, Ohio State University [Columbus] (OSU), Ohio State Univ, Dept Astron & Chem, Columbus, OH 43210 USA, INAF - Osservatorio Astronomico di Roma (OAR), Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario (IFSI), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Kapteyn Astronomical Institute [Groningen], University of Groningen [Groningen], SRON Netherlands Institute for Space Research (SRON), Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR), Interactions et dynamique des environnements de surface (IDES), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astronomy, Kapteyn Astronomical Institute, Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac] (LAB), Univ Toulouse UPS, Ctr Etud Spatiale Rayonnements, F-31062 Toulouse 9, France, Centre Etud Spatiale Rayonnements Toulouse, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Ctr Astrobiol CSIC INTA, Lab Astrofis Mol, Madrid 28850, Spain, Ctr Astrobiol CSIC INTA, Lab Astrofis Mol, Madrid, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Univ Cologne, Inst Phys 1, D-50937 Cologne, Germany, Univ Cologne, Inst Phys 1, Osservatorio di Astrofisica di Roma (OAR), Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Low Energy Astrophysics (API, FNWI), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), and Universität zu Köln

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, Radical, Astronomy, Analytical chemistry, FOS: Physical sciences, Astrophysics, Fractionation, 01 natural sciences, COLOGNE DATABASE, Ion, DOUBLY DEUTERATED FORMALDEHYDE, 0103 physical sciences, Molecule, Protostar, 010303 astronomy & astrophysics, Hyperfine structure, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, QB, Physics, STAR-FORMING REGIONS, Solar mass, AMMONIA, CDMS, stars: formation, Research Programm of Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics, CORES, Astronomy and Astrophysics, Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, ISM: molecules, DEUTERIUM FRACTIONATION, [PHYS.ASTR.GA]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA], Deuterium, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), MOLECULAR-SPECTROSCOPY, ComputingMethodologies_DOCUMENTANDTEXTPROCESSING, METHANOL, [SDU.ASTR.GA]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA], TRANSITION
Abstract

In the past decade, much progress has been made in characterising the processes leading to the enhanced deuterium fractionation observed in the ISM and in particular in the cold, dense parts of star forming regions such as protostellar envelopes. Very high molecular D/H ratios have been found for saturated molecules and ions. However, little is known about the deuterium fractionation in radicals, even though simple radicals often represent an intermediate stage in the formation of more complex, saturated molecules. The imidogen radical NH is such an intermediate species for the ammonia synthesis in the gas phase. Herschel/HIFI represents a unique opportunity to study the deuteration and formation mechanisms of such species, which are not observable from the ground. We searched here for the deuterated radical ND in order to determine the deuterium fractionation of imidogen and constrain the deuteration mechanism of this species. We observed the solar-mass Class 0 protostar IRAS16293-2422 with the heterodyne instrument HIFI as part of the Herschel key programme CHESS (Chemical HErschel Surveys of Star forming regions). The deuterated form of the imidogen radical ND was detected and securely identified with 2 hyperfine component groups of its fundamental transition in absorption against the continuum background emitted from the nascent protostar. The 3 groups of hyperfine components of its hydrogenated counterpart NH were also detected in absorption. We derive a very high deuterium fractionation with an [ND]/[NH] ratio of between 30 and 100%. The deuterium fractionation of imidogen is of the same order of magnitude as that in other molecules, which suggests that an efficient deuterium fractionation mechanism is at play. We discuss two possible formation pathways for ND, by means of either the reaction of N+ with HD, or deuteron/proton exchange with NH., Accepted; To appear in A&A Herschel/HIFI Special Issue

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2010
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11. The origin of the [C II] emission in the S140 photon-dominated regions. New insights from HIFI

Author

C. Dedes, M. Röllig, B. Mookerjea, Y. Okada, V. Ossenkopf, S. Bruderer, A. O. Benz, M. Melchior, C. Kramer, M. Gerin, R. Güsten, M. Akyilmaz, O. Berne, F. Boulanger, G. De Lange, L. Dubbeldam, K. France, A. Fuente, J. R. Goicoechea, A. Harris, R. Huisman, W. Jellema, C. Joblin, T. Klein, F. Le Petit, S. Lord, P. Martin, J. Martin-Pintado, D. A. Neufeld, S. Philipp, T. Phillips, P. Pilleri, J. R. Rizzo, M. Salez, R. Schieder, R. Simon, O. Siebertz, J. Stutzki, F. van der Tak, D. Teyssier, H. Yorke, Institute of Astronomy [ETH Zürich], Department of Physics [ETH Zürich] (D-PHYS), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (ETH Zürich)-Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (ETH Zürich), Physikalisches Institut [Köln], Universität zu Köln, KOSMA, I. Physikalisches Institut, foreign laboratories (FL), CERN [Genève], Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE), Instituto de RadioAstronomía Milimétrica (IRAM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Division for Submm Technologies, Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Center for Astrophysics and Space Astronomy [Boulder] (CASA), University of Colorado [Boulder], Observatorio Astronómico Nacional (OAN), oan, CRUK Medical Oncology Unit, The Churchill Hospital, Univ Toulouse UPS, Ctr Etud Spatiale Rayonnements, F-31062 Toulouse 9, France, Centre Etud Spatiale Rayonnements Toulouse, CITA, University of Toronto, Los Alamos National Laboratory (LANL), Helmholtz zentrum für Schwerionenforschung GmbH (GSI), European Space Astronomy Centre (ESAC), European Space Agency (ESA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)- Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and Astronomy

Subjects
Photon, ISM: structure, 010103 numerical & computational mathematics, Astrophysics, 01 natural sciences, CARBON, photon-dominated region (PDR), 0103 physical sciences, OUTFLOW, 0101 mathematics, Spectral resolution, 010303 astronomy & astrophysics, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Line (formation), Physics, STAR-FORMING REGIONS, ISM: kinematics and dynamics, MASS-SPECTRA, S140-IRS-1, photon, Astronomy and Astrophysics, submillimeter: general, Ionization front, FIELDS, Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, ISM: molecules, CONTINUUM, 13. Climate action, Space and Planetary Science, dominated region (PDR), MOLECULAR CLOUDS, S 140, Outflow, S-140/L-1204, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract

Using Herschel's HIFI instrument we have observed [C II] along a cut through S140 and high-J transitions of CO and HCO+ at two positions on the cut, corresponding to the externally irradiated ionization front and the embedded massive star forming core IRS1. The HIFI data were combined with available ground-based observations and modeled using the KOSMA-tau model for photon dominated regions. Here we derive the physical conditions in S140 and in particular the origin of [C II] emission around IRS1. We identify three distinct regions of [C II] emission from the cut, one close to the embedded source IRS1, one associated with the ionization front and one further into the cloud. The line emission can be understood in terms of a clumpy model of photon-dominated regions. At the position of IRS1, we identify at least two distinct components contributing to the [C II] emission, one of them a small, hot component, which can possibly be identified with the irradiated outflow walls. This is consistent with the fact that the [C II] peak at IRS1 coincides with shocked H2 emission at the edges of the outflow cavity. We note that previously available observations of IRS1 can be well reproduced by a single-component KOSMA-tau model. Thus it is HIFI's unprecedented spatial and spectral resolution, as well as its sensitivity which has allowed us to uncover an additional hot gas component in the S140 region.

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2010
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12. The methanol lines and hot core of OMC2-FIR4, an intermediate-mass protostar, with Herschel-HIFI

Author

M. Kama, C. Dominik, S. Maret, F. van der Tak, E. Caux, C. Ceccarelli, A. Fuente, N. Crimier, S. Lord, A. Bacmann, A. Baudry, T. Bell, M. Benedettini, E. A. Bergin, G. A. Blake, A. Boogert, S. Bottinelli, S. Cabrit, P. Caselli, A. Castets, J. Cernicharo, C. Codella, C. Comito, A. Coutens, K. Demyk, P. Encrenaz, E. Falgarone, M. Gerin, P. F. Goldsmith, F. Helmich, P. Hennebelle, T. Henning, E. Herbst, P. Hily-Blant, T. Jacq, C. Kahane, A. Klotz, W. Langer, B. Lefloch, D. Lis, A. Lorenzani, G. Melnick, B. Nisini, S. Pacheco, L. Pagani, B. Parise, J. Pearson, T. Phillips, M. Salez, P. Saraceno, P. Schilke, K. Schuster, X. Tielens, M. H. D. van der Wiel, C. Vastel, S. Viti, V. Wakelam, A. Walters, F. Wyrowski, H. Yorke, P. Cais, R. Güsten, S. Philipp, T. Klein, Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astronomical Institute Anton Pannekoek (AI PANNEKOEK), University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac] (LAB), Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire aquitain des sciences de l'univers (OASU), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1, Laboratoire d'astrodynamique, d'astrophysique et d'aéronomie de bordeaux (L3AB), Civilisations atlantiques & Archéosciences (C2A), Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Nantes - UFR Histoire, Histoire de l'Art et Archéologie (UFR HHAA), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN), Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Harvard University [Cambridge]-Smithsonian Institution, Laboratoire Optimisation de la Conception et Ingénierie de l'Environnement (LOCIE), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri (OAA), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Spain] (CSIC), Laboratoire de Cosmologie, Astrophysique Stellaire & Solaire, de Planétologie et de Mécanique des Fluides (CASSIOPEE), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Radioastronomie (LRA), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Max-Planck-Gesellschaft, Ohio State University [Columbus] (OSU), Observatoire de Haute-Provence (OHP), Institut Pythéas (OSU PYTHEAS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Osservatorio di Astrofisica di Roma (OAR), Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario (IFSI), Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR), SRON Netherlands Institute for Space Research (SRON), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB), Harvard University-Smithsonian Institution, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INAF - Osservatorio Astronomico di Roma (OAR), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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UFR Histoire, Histoire de l'Art et Archéologie (UFR HHAA), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC), and Smithsonian Institution-Harvard University [Cambridge]

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, Astronomy, Population, FOS: Physical sciences, Astrophysics, 01 natural sciences, ISM: abundances, EXPLANATION, chemistry.chemical_compound, MOLECULES, INTERSTELLAR CLOUDS, 0103 physical sciences, Protostar, education, 010303 astronomy & astrophysics, DIAGNOSTIC-TOOL, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, Line (formation), Envelope (waves), QB, Physics, ISM: kinematics and dynamics, STAR-FORMING REGIONS, Range (particle radiation), education.field_of_study, stars: formation, PACS SPECTROSCOPY, Research Programm of Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics, Star formation, [SDU.ASTR.SR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Solar and Stellar Astrophysics [astro-ph.SR], Astronomy and Astrophysics, [PHYS.ASTR.SR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Solar and Stellar Astrophysics [astro-ph.SR], Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, ISM: molecules, Core (optical fiber), ENVELOPES, chemistry, Space and Planetary Science, GAS, Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), ComputingMethodologies_DOCUMENTANDTEXTPROCESSING, ABUNDANCE, Methanol, EMISSION, Galaxy Astrophysics
Abstract

In contrast with numerous studies on the physical and chemical structure of low- and high-mass protostars, much less is known about their intermediate-mass counterparts, a class of objects that could help to elucidate the mechanisms of star formation on both ends of the mass range. We present the first results from a rich HIFI spectral dataset on an intermediate-mass protostar, OMC2-FIR4, obtained in the CHESS (Chemical HErschel SurveyS of star forming regions) key programme. The more than 100 methanol lines detected between 554 and 961 GHz cover a range in upper level energy of 40 to 540 K. Our physical interpretation focusses on the hot core, but likely the cold envelope and shocked regions also play a role in reality, because an analysis of the line profiles suggests the presence of multiple emission components. An upper limit of 10^-6 is placed on the methanol abundance in the hot core, using a population diagram, large-scale source model and other considerations. This value is consistent with abundances previously seen in low-mass hot cores. Furthermore, the highest energy lines at the highest frequencies display asymmetric profiles, which may arise from infall around the hot core., Comment: 2 figures, accepted for publication in the A&A Herschel-HIFI special issue

Published
2010
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