Back to Search Start Over

Radiative and mechanical feedback into the molecular gas in the Large Magellanic Cloud. II. 30 Doradus

Authors :
Mélanie Chevance
F. Le Petit
P. Lesaffre
Ronin Wu
Antoine Gusdorf
Frédéric Galliano
S. C. Madden
Min-Young Lee
V. Lebouteiller
Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR)
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI)
Okayama University
Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112))
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)
Astrophysique
Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS (UMR_8023))
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)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-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)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)
Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH)
Universität Heidelberg [Heidelberg]
PCMI program of the French Centre National de la Recherche Scientifique
ANR-11-BS56-0023,SYMPATICO,SYnthetic MultiPhase Analysis of The Ism of Cosmic Objects(2011)
Okayama University [Okayama]
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-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
PSL Research University (PSL)
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / 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 Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP)
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-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)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Universität Heidelberg [Heidelberg] = Heidelberg University
Source :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2019, 628, pp.A113. ⟨10.1051/0004-6361/201935215⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2019, 628, pp.A113. ⟨10.1051/0004-6361/201935215⟩
Publication Year :
2019

Abstract

With an aim of probing the physical conditions and excitation mechanisms of warm molecular gas in individual star-forming regions, we performed Herschel SPIRE FTS observations of 30 Doradus in the LMC. In our FTS observations, important FIR cooling lines in the ISM, including CO J=4-3 to 13-12, [CI] 370 micron, and [NII] 205 micron, were clearly detected. In combination with ground-based CO data, we then constructed CO spectral line energy distributions (SLEDs) on 10 pc scales over a 60 pc x 60 pc area and found that the shape of the observed CO SLEDs considerably changes across 30 Doradus, e.g., the peak transition varies from J=6-5 to 10-9, while the slope characterized by the high-to-intermediate J ratio ranges from 0.4 to 1.8. To examine the source(s) of these variations in CO transitions, we analyzed the CO observations, along with [CII] 158 micron, [CI] 370 micron, [OI] 145 micron, H2 0-0 S(3), and FIR luminosity data, using state-of-the-art models of PDRs and shocks. Our detailed modeling showed that the observed CO emission likely originates from highly-compressed (thermal pressure ~ 1e7-1e9 K cm-3) clumps on 0.7-2 pc scales, which could be produced by either UV photons (UV radiation field ~ 1e3-1e5 Mathis fields) or low-velocity C-type shocks (pre-shock medium density ~ 1e4-1e6 cm-3 and shock velocity ~ 5-10 km s-1). Considering the stellar content in 30 Doradus, however, we tentatively excluded the stellar origin of CO excitation and concluded that low-velocity shocks driven by kpc scale processes (e.g., interaction between the Milky Way and the Magellanic Clouds) are likely the dominant source of heating for CO. The shocked CO-bright medium was then found to be warm (temperature ~ 100-500 K) and surrounded by a UV-regulated low pressure component (a few (1e4-1e5) K cm-3) that is bright in [CII] 158 micron, [CI] 370 micron, [OI] 145 micron, and FIR dust continuum emission.<br />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, 2019, 628, pp.A113. ⟨10.1051/0004-6361/201935215⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2019, 628, pp.A113. ⟨10.1051/0004-6361/201935215⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....e1ffbe34f0bb778612c66511e0deb35b