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Detection of interstellar oxidaniumyl: Abundant H2O+ towards the star-forming regions DR21, Sgr B2, and NGC6334

Authors :
C. Joblin
A. Di Giorgio
Olivier Berné
Sylvie Cabrit
Carsten Dominik
S. Pacheco
Paul F. Goldsmith
Charlotte Vastel
H. W. Yorke
Pieter Dieleman
G. Melnick
S.-L. Quin
F. F. S. van der Tak
M. Salez
Nathan R. Crockett
Sandrine Bottinelli
Andrew I. Harris
Doug Johnstone
Patrick W. Morris
Asunción Fuente
Juergen Stutzki
Frank Helmich
Claudio Codella
Sébastien Maret
David A. Neufeld
P. Saraceno
Neil Trappe
Adam Walters
Jonas Zmuidzinas
Robert Simon
Javier R. Goicoechea
C. McCoey
Tom Bell
Pierre Encrenaz
T. Jacq
M. H. D. van der Wiel
D. C. Lis
Carsten Kramer
Simon Bruderer
Pierre Hily-Blant
R. Plume
J. A. Murphy
F. Boulanger
A. Lorenzani
Karl Jacobs
Peter Schilke
Serena Viti
Mihkel Kama
S. Wang
N. Whyborn
Arnold O. Benz
Alain Baudry
Jesús Martín-Pintado
A. C. A. Boogert
Thomas G. Phillips
Stephan Schlemmer
Peter G. Martin
Martin Emprechtinger
K. Demyk
Milena Benedettini
Rolf Güsten
Edwin A. Bergin
Volker Ossenkopf
R. Rizzo
Audrey Coutens
Paola Caselli
D. Teyssier
Valentine Wakelam
Bhaswati Mookerjea
Shanshan Yu
Thomas F. Giesen
N. Crimier
Emmanuel Caux
Karl Schuster
Brunella Nisini
A. Bacman
C. Leinz
Alain Klotz
Claudia Comito
Markus Röllig
Cecilia Ceccarelli
M. Melchior
William D. Langer
A. G. G. M. Tielens
John C. Pearson
F. Daniel
Maryvonne Gerin
José Cernicharo
Geoffrey A. Blake
Holger S. P. Müller
Bertrand Lefloch
S. D. Lord
T. Klein
Karl M. Menten
Berengere Parise
E. Herbst
Marie-Lise Dubernet
Michel Perault
L. Pagani
Edith Falgarone
Claudine Kahane
Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102))
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)
SRON Netherlands Institute for Space Research (SRON)
California Institute of Technology (CALTECH)
Univ Cologne, Inst Phys 1, D-50937 Cologne, Germany
Univ Cologne, Inst Phys 1
Max Planck Institute for Radio Astronomy
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE)
Department of Astronomy [Ann Arbor]
University of Michigan [Ann Arbor]
University of Michigan System-University of Michigan System
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)
FORMATION STELLAIRE 2010
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)
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)
Leiden Observatory [Leiden]
Universiteit Leiden [Leiden]
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)
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)
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)
Univ Toulouse UPS, Ctr Etud Spatiale Rayonnements, F-31062 Toulouse 9, France
Centre Etud Spatiale Rayonnements Toulouse
CNRS INSU, UMR 5187, F-31028 Toulouse 4, France
UMR 5187 Toulouse
Ctr Astrobiol CSIC INTA, Lab Astrofis Mol, Madrid 28850, Spain
Ctr Astrobiol CSIC INTA, Lab Astrofis Mol, Madrid
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Astronomical Institute Anton Pannekoek (AI PANNEKOEK)
University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA)
Cahill Center for Astronomy and Astrophysics
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)
foreign laboratories (FL)
CERN [Genève]
Ohio State Univ, Dept Phys, Columbus, OH 43210 USA
Ohio State University [Columbus] (OSU)
Ohio State Univ, Dept Astron & Chem, Columbus, OH 43210 USA
Leibniz Institute for Crystal Growth
Leibniz Institute
Natl Res Council Canada, Herzberg Inst Astrophys, Victoria, BC V9E 2E7 Canada
Natl Res Council Canada, Herzberg Inst Astrophys, Victoria
Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR)
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)
Instituto de RadioAstronomía Milimétrica (IRAM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Modélisation Multi-échelles des Combustibles (LM2C)
Service d'Etudes de Simulation du Comportement du combustibles (SESC)
Département d'Etudes des Combustibles (DEC)
CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Département d'Etudes des Combustibles (DEC)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA)
Harvard University [Cambridge]-Smithsonian Institution
KOSMA, I. Physikalisches Institut
Universität zu Köln
CALTECH, Ctr Infrared Proc & Anal, Pasadena, CA 91125 USA
CALTECH, Ctr Infrared Proc & Anal, Pasadena
Osservatorio di Astrofisica di Roma (OAR)
Department of Physics and Astronomy [Calgary]
University of Calgary
Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario (IFSI)
Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
Helmholtz zentrum für Schwerionenforschung GmbH (GSI)
Kapteyn Astronomical Institute [Groningen]
University of Groningen [Groningen]
Laboratoire de Didactique André Revuz (LDAR (EA_4434))
Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Cergy Pontoise (UCP)
Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université d'Artois (UA)
AMOR 2010
Jet Propulsion Laboratory (JPL)
NASA-California Institute of Technology (CALTECH)
Low Energy Astrophysics (API, FNWI)
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)
I. Physikalisches Institut [Köln]
Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)- Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)
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
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)
Centro de Astrobiologia [Madrid] (CAB)
Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC)
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)-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)
CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN))
Smithsonian Institution-Harvard University [Cambridge]
INAF - Osservatorio Astronomico di Roma (OAR)
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)
Universität zu Köln = University of Cologne
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)
Universiteit Leiden
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 Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
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)-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)
Harvard University-Smithsonian Institution
Infrared Processing and Analysis Center (IPAC)
National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
Université d'Artois (UA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de Cergy Pontoise (UCP)
Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)
Astronomy
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)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])
Source :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2010, 518, pp.L111. ⟨10.1051/0004-6361/201014577⟩, Astronomy & Astrophysics, 518. EDP Sciences, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2010, 518, pp.L111. ⟨10.1051/0004-6361/201014577⟩, Astronomy & astrophysics, 518:L111. EDP Sciences
Publication Year :
2010
Publisher :
HAL CCSD, 2010.

Abstract

We identify a prominent absorption feature at 1115 GHz, detected in first HIFI spectra towards high-mass star-forming regions, and interpret its astrophysical origin. The characteristic hyperfine pattern of the H2O+ ground-state rotational transition, and the lack of other known low-energy transitions in this frequency range, identifies the feature as H2O+ absorption against the dust continuum background and allows us to derive the velocity profile of the absorbing gas. By comparing this velocity profile with velocity profiles of other tracers in the DR21 star-forming region, we constrain the frequency of the transition and the conditions for its formation. In DR21, the velocity distribution of H2O+ matches that of the [CII] line at 158\mu\m and of OH cm-wave absorption, both stemming from the hot and dense clump surfaces facing the HII-region and dynamically affected by the blister outflow. Diffuse foreground gas dominates the absorption towards Sgr B2. The integrated intensity of the absorption line allows us to derive lower limits to the H2O+ column density of 7.2e12 cm^-2 in NGC 6334, 2.3e13 cm^-2 in DR21, and 1.1e15 cm^-2 in Sgr B2.<br />Comment: Accepted for publication in A&A

Details

Language :
English
ISSN :
00046361
Database :
OpenAIRE
Journal :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2010, 518, pp.L111. ⟨10.1051/0004-6361/201014577⟩, Astronomy & Astrophysics, 518. EDP Sciences, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2010, 518, pp.L111. ⟨10.1051/0004-6361/201014577⟩, Astronomy & astrophysics, 518:L111. EDP Sciences
Accession number :
edsair.doi.dedup.....d6bab4116ce5f409ffa3146b48d47fa7