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Water vapor toward starless cores: The Herschel view

Authors :
Doug Johnstone
Steven D. Doty
Per Bjerkeli
Pierre Encrenaz
Dominicus Kester
F. Daniel
Jes K. Jørgensen
F. F. S. van der Tak
M. Marseille
Asunción Fuente
Geoffrey A. Blake
Christophe Risacher
A. Megej
Hamid Javadi
Javier R. Goicoechea
Jonathan Braine
J. Santiago-Garcia
John C. Pearson
Fabrice Herpin
Dariusz C. Lis
Arnold O. Benz
T. A. van Kempen
David A. Neufeld
Carsten Dominik
P. Siegel
T. Jacq
Simon Bruderer
Gregory J. Herczeg
T. Giannini
Umut A. Yildiz
Berengere Parise
Michiel R. Hogerheijde
Friedrich Wyrowski
E. F. van Dishoeck
P. Saraceno
Th. de Graauw
W. Luinge
Eric Keto
Sylvain Bontemps
René Liseau
José Cernicharo
A. Di Giorgio
Milena Benedettini
C. Codella
Ruud Visser
Lars E. Kristensen
C. McCoey
B. Larsson
Rafael Bachiller
Russel Shipman
Brunella Nisini
Brian Jackson
Gary J. Melnick
Alain Baudry
S. F. Wampfler
M. Tafalla
Paola Caselli
W. M. Laauwen
Todd Gaier
M. Fich
Edwin A. Bergin
Yuri Aikawa
R. Plume
Laurent Pagani
Michael Olberg
Frank Helmich
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Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
Source :
Astronomy & astrophysics, 521:29. EDP Sciences, Astronomy & Astrophysics, 521, L29, Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2010, 521, pp.L29. ⟨10.1051/0004-6361/201015097⟩, Astronomy & Astrophysics, 521. EDP Sciences, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2010, 521, pp.L29. ⟨10.1051/0004-6361/201015097⟩, Astronomy & Astrophysics, 521, pp. L29
Publication Year :
2010
Publisher :
EDP Sciences, 2010.

Abstract

SWAS and Odin provided stringent upper limits on the gas phase water abundance of dark clouds (x(H2O) < 7x10^-9). We investigate the chemistry of water vapor in starless cores beyond the previous upper limits using the highly improved angular resolution and sensitivity of Herschel and measure the abundance of water vapor during evolutionary stages just preceding star formation. High spectral resolution observations of the fundamental ortho water (o-H2O) transition (557 GHz) were carried out with Herschel HIFI toward two starless cores: B68, a Bok globule, and L1544, a prestellar core embedded in the Taurus molecular cloud complex. The rms in the brightness temperature measured for the B68 and L1544 spectra is 2.0 and 2.2 mK, respectively, in a velocity bin of 0.59 km s^-1. The continuum level is 3.5+/-0.2 mK in B68 and 11.4+/-0.4 mK in L1544. No significant feature is detected in B68 and the 3 sigma upper limit is consistent with a column density of o-H2O N(o-H2O) < 2.5x10^13 cm^-2, or a fractional abundance x(o-H2O) < 1.3x10^-9, more than an order of magnitude lower than the SWAS upper limit on this source. The L1544 spectrum shows an absorption feature at a 5 sigma level from which we obtain the first value of the o-H2O column density ever measured in dark clouds: N(o-H2O) = (8+/-4)x10^12 cm^-2. The corresponding fractional abundance is x(o-H2O) ~ 5x10^-9 at radii > 7000 AU and ~2x10^-10 toward the center. The radiative transfer analysis shows that this is consistent with a x(o-H2O) profile peaking at ~10^-8, 0.1 pc away from the core center, where both freeze-out and photodissociation are negligible. Herschel has provided the first measurement of water vapor in dark regions. Prestellar cores such as L1544 (with their high central densities, strong continuum, and large envelopes) are very promising tools to finally shed light on the solid/vapor balance of water in molecular clouds.<br />Accepted for publication in Astronomy and Astrophysics (HIFI first results issue)

Details

Language :
English
ISSN :
14320746 and 00046361
Volume :
521
Database :
OpenAIRE
Journal :
Astronomy & Astrophysics
Accession number :
edsair.doi.dedup.....c689cdc91b70bf61693336fe1c4bb172