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Herschel Measurements of Molecular Oxygen in Orion

Authors :
Paul F. Goldsmith
René Liseau
Tom A. Bell
John H. Black
Jo-Hsin Chen
David Hollenbach
Michael J. Kaufman
Di Li
Dariusz C. Lis
Gary Melnick
David Neufeld
Laurent Pagani
Ronald Snell
Arnold O. Benz
Edwin Bergin
Simon Bruderer
Paola Caselli
Emmanuel Caux
Pierre Encrenaz
Edith Falgarone
Maryvonne Gerin
Javier R. Goicoechea
Åke Hjalmarson
Bengt Larsson
Jacques Le Bourlot
Franck Le Petit
Massimo De Luca
Zsofia Nagy
Evelyne Roueff
Aage Sandqvist
Floris van der Tak
Ewine F. van Dishoeck
Charlotte Vastel
Serena Viti
Umut Yıldız
Astronomy
Department of Radio and Space Science [Göteborg]
Chalmers University of Technology [Göteborg]
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)
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA)
Harvard University [Cambridge]-Smithsonian Institution
INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri (OAA)
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
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 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)
Onsala Space Observatory (OSO)
SRON Netherlands Institute for Space Research (SRON)
Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR)
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)
Harvard University-Smithsonian Institution
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 sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Smithsonian Institution-Harvard University [Cambridge]
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)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Source :
Astrophysical Journal, 737(2):96. IOP PUBLISHING LTD, The Astrophysical Journal, The Astrophysical Journal, American Astronomical Society, 2011, 737, pp.96. ⟨10.1088/0004-637X/737/2/96⟩, The Astrophysical Journal, 2011, 737, pp.96. ⟨10.1088/0004-637X/737/2/96⟩
Publication Year :
2011

Abstract

International audience; We report observations of three rotational transitions of molecular oxygen (O2) in emission from the H2 Peak 1 position of vibrationally excited molecular hydrogen in Orion. We observed the 487 GHz, 774 GHz, and 1121 GHz lines using the Heterodyne Instrument for the Far Infrared on the Herschel Space Observatory, having velocities of 11 km s-1 to 12 km s-1 and widths of 3 km s-1. The beam-averaged column density is N(O2) = 6.5 × 1016 cm-2, and assuming that the source has an equal beam-filling factor for all transitions (beam widths 44, 28, and 19''), the relative line intensities imply a kinetic temperature between 65 K and 120 K. The fractional abundance of O2 relative to H2 is (0.3-7.3) × 10-6. The unusual velocity suggests an association with a ~5'' diameter source, denoted Peak A, the Western Clump, or MF4. The mass of this source is ~10 M sun and the dust temperature is >=150 K. Our preferred explanation of the enhanced O2 abundance is that dust grains in this region are sufficiently warm (T >= 100 K) to desorb water ice and thus keep a significant fraction of elemental oxygen in the gas phase, with a significant fraction as O2. For this small source, the line ratios require a temperature >=180 K. The inferred O2 column density sime5 × 1018 cm-2 can be produced in Peak A, having N(H2) ~= 4 × 1024 cm-2. An alternative mechanism is a low-velocity (10-15 km s-1) C-shock, which can produce N(O2) up to 1017 cm-2. Herschel is an ESA space observatory with science instruments provided by European-led Principal Investigator consortia and with important participation from NASA.

Details

Language :
English
ISSN :
0004637X and 15384357
Volume :
737
Issue :
2
Database :
OpenAIRE
Journal :
Astrophysical Journal
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ee372949fcd1e495fae6345ff9c1d4d7