1. Detection of OH+ and H2O+ towards Orion KL
- Author
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Maryvonne Gerin, G. A. Blake, J. Stutzki, Shanshan Yu, S. Wang, Paul Hartogh, D. Johnstone, Thomas F. Giesen, Goutam Chattopadhyay, M. Perault, José Cernicharo, Ryszard Szczerba, Rudolf Schieder, Fabien Daniel, S. D. Lord, Jonas Zmuidzinas, Rafael Bachiller, Nathan R. Crockett, Alexandre Karpov, Neal R. Erickson, William B. Latter, John Gill, N. Harada, C. Joblin, P. Zaal, Marie-Lise Dubernet, Erich Schlecht, David A. Neufeld, P. F. Goldsmith, J. A. Murphy, René Liseau, Eric Herbst, C. Comito, Neil Trappe, H. Gupta, E. A. Bergin, A. C. A. Boogert, D. C. Lis, J. R. Goicoechea, Michael Olberg, Jacob Kooi, Jean-Michel Krieg, Frank Maiwald, W. Baechtold, Laurent Pagani, H. W. Yorke, T. A. Bell, F. F. S. van der Tak, Peter Schilke, Martin Emprechtinger, Cecilia Ceccarelli, Volker Ossenkopf, Stephan Schlemmer, Bengt Larsson, Paul B. Rimmer, W. D. Langer, P. J. Encrenaz, R. H. Lin, S.-L. Qin, N. Honingh, J. C. Pearson, Pierrick Martin, M. Salez, S. Cabrit, Emmanuel Caux, Thomas G. Phillips, Karl M. Menten, Sébastien Maret, Rene Plume, Patrick W. Morris, M. C. Diez-Gonzalez, Jesús Martín-Pintado, L. Nordh, Lorene Samoska, R. Güsten, Holger S. P. Müller, Charlotte Vastel, E. Falgarone, Gary J. Melnick, Jet Propulsion Laboratory (JPL), NASA-California Institute of Technology (CALTECH), Ohio State university Departement of Physic, Colombus, Ohio State University [Columbus] (OSU), Ohio State university Departement of Astronomy, Colombus, Ohio State university Departement of Chemistry, Colombus, foreign laboratories (FL), CERN [Genève], Ohio State Univ, Dept Phys, Columbus, OH 43210 USA, Ohio State Univ, Dept Astron & Chem, Columbus, OH 43210 USA, Ohio State University Dept Chemistry, Department of Astronomy [Ann Arbor], University of Michigan [Ann Arbor], University of Michigan System-University of Michigan System, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), Harvard University-Smithsonian Institution, 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), Millimeter-Wave Electronics Laboratory [ETH Zürich] (MWE), Department of Information Technology and Electrical Engineering [Zürich] (D-ITET), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)- Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), 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 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, Centro de Astrobiologia [Madrid] (CAB), Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Max Planck Institute for Radio Astronomy, 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), Université Paris sciences et lettres (PSL), 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), Cahill Center for Astronomy and Astrophysics, California Institute of Technology (CALTECH), Natl Res Council Canada, Herzberg Inst Astrophys, Victoria, BC V9E 2E7 Canada, Natl Res Council Canada, Herzberg Inst Astrophys, Victoria, 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 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)), 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), Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR), Infrared Processing and Analysis Center (IPAC), Onsala Space Observatory, Chalmers University of Technology [Göteborg], 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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SRON Netherlands Institute for Space Research (SRON), Department of Physics and Astronomy [Calgary], University of Calgary, I. Physikalisches Institut [Köln], Universität zu Köln = University of Cologne, Laboratoire de Didactique André Revuz (LDAR (EA_4434)), 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), Kapteyn Astronomical Institute [Groningen], University of Groningen [Groningen], Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung = Max Planck Institute for Solar System Research (MPS), Max-Planck-Gesellschaft, A.M.Obukhov Institute of Atmospheric Physics (IAP), Russian Academy of Sciences [Moscow] (RAS), Harvard University [Cambridge]-Smithsonian Institution, Univ Toulouse UPS, Ctr Etud Spatiale Rayonnements, F-31062 Toulouse 9, France, Centre Etud Spatiale Rayonnements Toulouse, 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), CALTECH, Ctr Infrared Proc & Anal, Pasadena, CA 91125 USA, CALTECH, Ctr Infrared Proc & Anal, Pasadena, 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), Universität zu Köln, 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), Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS), Department of Physics [Columbus], Department of Astronomy [Columbus], Department chemistry and Biochemistry [Columbus], Department of Physics and Astronomy [Baltimore], Johns Hopkins University (JHU), 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, Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC)-Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), Laboratoire de Cosmologie, Astrophysique Stellaire & Solaire, de Planétologie et de Mécanique des Fluides (CASSIOPEE), Université Nice Sophia Antipolis (... - 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, Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatorio de Yebes, Instituto Geografico Nacional (IGN), Laboratoire de Physique Moleculaire pour l'Atmosphere et l'Astrophysique (LPMAA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), 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 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)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ctr Astrobiol CSIC INTA, Lab Astrofis Mol, Madrid 28850, Spain, Ctr Astrobiol CSIC INTA, Lab Astrofis Mol, Madrid, 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), 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), Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Spain] (CSIC), 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), 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]), 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), Univ Cologne, Inst Phys 1, D-50937 Cologne, Germany, Univ Cologne, Inst Phys 1, and Astronomy
- Subjects
[PHYS.ASTR.EP]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Earth and Planetary Astrophysics [astro-ph.EP] ,HERSCHEL OBSERVATIONS ,Analytical chemistry ,[SDU.ASTR.EP]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Earth and Planetary Astrophysics [astro-ph.EP] ,FOS: Physical sciences ,LINE ,Astrophysics ,LASER MAGNETIC-RESONANCE ,7. Clean energy ,01 natural sciences ,ISM: abundances ,outflows ,Ion ,STAR-FORMATION ,REGION ,NEBULA ,Ionization ,0103 physical sciences ,Absorption (logic) ,010306 general physics ,010303 astronomy & astrophysics ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,Physics ,SPECTROSCOPY ,astrochemistry ,Astronomy and Astrophysics ,INTERSTELLAR H3O+ ,Astrophysics - Astrophysics of Galaxies ,DIFFUSE CLOUDS ,molecular processes ,[PHYS.ASTR.GA]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA] ,13. Climate action ,Space and Planetary Science ,COMET-KOHOUTEK ,Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA) ,stars: winds ,submillimeter: ISM ,[SDU.ASTR.GA]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA] ,Order of magnitude ,line: identification - Abstract
We report observations of the reactive molecular ions OH$^+$, H$_2$O$^+$, and H$_3$O$^+$ towards Orion KL with Herschel/HIFI. All three $N=1-0$ fine-structure transitions of OH$^+$ at 909, 971, and 1033GHz and both fine-structure components of the doublet {\it ortho}-H$_2$O$^+$ $1_{11}-0_{00}$ transition at 1115 and 1139GHz were detected; an upper limit was obtained for H$_3$O$^+$. OH$^+$ and H$_2$O$^+$ are observed purely in absorption, showing a narrow component at the source velocity of 9 kms$^{-1}$, and a broad blueshifted absorption similar to that reported recently for HF and {\it para}-H$_{2}^{18}$O, and attributed to the low velocity outflow of Orion KL. We estimate column densities of OH$^+$ and H$_2$O$^+$ for the 9 km s$^{-1}$ component of $9 \pm 3 \times 10^{12}$cm$^{-2}$ and $7 \pm 2 \times 10^{12}$cm$^{-2}$, and those in the outflow of $1.9 \pm 0.7 \times 10^{13}$cm$^{-2}$ and $1.0 \pm 0.3 \times 10^{13}$cm$^{-2}$. Upper limits of $2.4\times 10^{12}$cm$^{-2}$ and $8.7\times 10^{12}$cm$^{-2}$ were derived for the column densities of {\it ortho} and {\it para}-H$_3$O$^+$ from transitions near 985 and 1657GHz. The column densities of the three ions are up to an order of magnitude lower than those obtained from recent observations of W31C and W49N. The comparatively low column densities may be explained by a higher gas density despite the assumption of a very high ionization rate., 5 pages, 1 figure. Accepted to and to be published in the Herschel HIFI special issue of A\&A Letters
- Published
- 2010