Skip to content

To bring about breakthroughs in international space research

  • Home
  • Onderzoeksvragen
  • Pijlers
  • Missies
  • Over ons
  • Contact
Home
    Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands

    SRON | Space Research Organisation Netherlands

    SRON space research institute

    Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands
    • Onderzoeksvragen
    • Pijlers
      • Wetenschap
      • Technologie
      • Instrumentatie
      • Onze mensen
      • Impact
    • Missies
    • Over ons
    • Actueel
    • Contact
    • SRON Academy
    • Werken bij
    • Bezoek aan SRON
    Home
      • Onderzoeksvragen
        • Hoe ontrafelen we de fysica achter zwarte gaten?
        • Hoe kunnen we de zwakste exoplaneten waarnemen?
        • Waar worden broeikasgassen uitgestoten?
        • Hoe speciaal is de aarde in de context van het heelal?
        • Hoe ontstaan en groeien zwarte gaten?
        • Hoe beïnvloeden aerosolen het klimaat?
        • Hoe ontstaan sterren en planeten?
        • Hoe beïnvloedt klimaatverandering het leven op aarde?
      • Pijlers
        • Wetenschap
          • Aardobservatie
            • Methaan
            • Aerosolen en Wolken
            • CO2
            • Koolmonoxide
          • Astrofysica
            • Lage energie
            • Hoge energie
            • Exoplaneten
        • Technologie
        • Instrumentatie
          • Nanotechnologie
          • Cryogenica
          • Optica
          • Electronica
          • PA/QA kwaliteit
          • Mechanica / Realisatie
        • Onze mensen
        • Impact
      • Missies
        • Actief
          • ALMA
          • GUSTO
          • PACE
          • Sentinel-5p
          • SPEX airborne
          • XRISM
        • In ontwikkeling
          • ARIEL
          • LISA
          • Sentinel-5
        • Legacy
          • BeppoSAX
          • STO2
      • Over ons
        • Faciliteiten
        • Geschiedenis
      • Actueel
      • Contact
      • SRON Academy
      • Werken bij
      • Bezoek aan SRON
      donkerblauwe versie van het logo van SRON space research organisation netherlands
      • Privacy policy
      01/11/2020

      Mapping the H2D+ and N2H+ emission toward prestellar cores. Testing dynamical models of the collapse using gas tracers

      Context. The study of prestellar cores is critical as they set the initial conditions in star formation and determine the final mass of the stellar object. To date, several hypotheses have described their gravitational collapse. Deriving the dynamical model that fits both the observed dust and the gas emission from such cores is therefore of great importance.
      Aims: We perform detailed line analysis and modeling of H2D+ 110-111 and N2H+ 4-3 emission at 372 GHz, using 2′ × 2′ maps (James Clerk Maxwell Telescope; JCMT). Our goal is to test the most prominent dynamical models by comparing the modeled gas kinematics and spatial distribution (H2D+ and N2H+) with observations toward four prestellar (L1544, L183, L694-2, L1517B) and one protostellar core (L1521f).
      Methods: We fit the line profiles at all offsets showing emission using single Gaussian distributions. We investigate how the line parameters (VLSR, FWHM and TA*) change with offset to examine the velocity field, the degree of nonthermal contributions to the line broadening, and the distribution of the material in these cores. To assess the thermal broadening, we derive the average gas kinetic temperature toward all cores using the non-LTE radiative transfer code RADEX. We perform a more detailed non-LTE radiative transfer modeling using RATRAN, where we compare the predicted spatial distribution and line profiles of H2D+ and N2H+ with observations toward all cores. To do so, we adopt the physical structure for each core predicted by three different dynamical models taken from literature: quasi-equilibrium Bonnor-Ebert sphere (QE-BES), singular isothermal sphere (SIS), and Larson-Penston (LP) flow. In addition, we compare these results to those of a static sphere, whose density and temperature profiles are based on the observed dust continuum. Lastly, we constrain the abundance profiles of H2D+ and N2H+ toward each core.
      Results: We find that variable nonthermal contributions (variations by a factor of 2.5) are required to explain the observed line width of both H2D+ and N2H+, while the nonthermal contributions are found to be 50% higher for N2H+. The RADEX modeling results in average core column densities of ~9 × 1012 cm-2 for H2D+ and N2H+. The LP flow seems to be the dynamical model that can reproduce the observed spatial distribution and line profiles of H2D+ on a global scale of prestellar cores, while the SIS model systematically and significantly overestimates the width of the line profiles and underestimates the line peak intensity. We find similar abundance profiles for the prestellar cores and the protostellar core. The typical abundances of H2D+ vary between 10-9 and 10-10 for the inner 5000 au and drop by about an order of magnitude for the outer regions of the core (2 × 10-10-6 × 10-11). In addition, a higher N2H+ abundance by about a factor of 4 compared to H2D+ is found toward the two cores with detected emission. The presence of N2H+ 4-3 toward the protostellar core and toward one of the prestellar cores reflects the increasing densities as the core evolves.
      Conclusions: Our analysis provides an updated picture of the physical structure of prestellar cores. Although the dynamical models account for mass differences by up to a factor of 7, the velocity structure drives the shape of the line profiles, allowing for a robust comparison between the models. We find that the SIS model can be clearly excluded in explaining the gas emission toward the cores, but a larger sample is required to differentiate clearly between the LP flow, the QE-BES, and the static models. All models of collapse underestimate the intensity of the gas emission by up to several factors toward the only protostellar core in our sample, indicating that different dynamics take place in different evolutionary core stages. If the LP model is confirmed toward a larger sample of prestellar cores, it would indicate that they may form by compression or accretion of gas from larger scales. If the QE-BES model is confirmed, it means that quasi-hydrostatic cores can exist within turbulent ISM.

      The reduced H2D+ and N2H+ JCMT data cubes of all cores are only available at the CDS via anonymous ftp to http://cdsarc.u-strasbg.fr (ftp://130.79.128.5) or via http://cdsarc.u-strasbg.fr/viz-bin/cat/J/A+A/643/A61

      een modern kantoorgebouw van 4 verdiepingen met verlichting op de begane grond en een kleine sonderafschietraket voor het gebouw

      Leiden

      Niels Bohrweg 4
      2333 CA Leiden
      The Netherlands
      +31 (0)88 777 56 00

      een nieuw en modern gebouw van vier verdiepingen in lichtgrijze kleur met mensen die ervoor lopen

      Groningen

      Landleven 12
      9747 AD Groningen
      The Netherlands
      +31 (0)50 363 40 74

      • Onderzoeksvragen
      • Pijlers
        • Wetenschap
        • Technologie
        • Instrumentatie
        • Onze mensen
        • Impact
      • Missies
      • Over ons
      • Actueel
      • Contact
      • Nieuwsbrief

      Niels Bohrweg 4
      2333 CA Leiden
      The Netherlands
      +31 (0)88 777 56 00

      Landleven 12
      9747 AD Groningen
      The Netherlands
      +31 (0)50 363 40 74

      NWO-I

      SRON is onderdeel van de institutenorganisatie van NWO-I

      • Privacy policy
      Logo van SRON Space Research Organisation Netherlands

      Volg ons op social media

      SRON on bluesky SRON on Instagram SRON on LinkedIn

      What happens up there, starts down here.

      Beheer toestemming
      Om de beste ervaringen te bieden, gebruiken wij technologieën zoals cookies om informatie over je apparaat op te slaan en/of te raadplegen. Door in te stemmen met deze technologieën kunnen wij gegevens zoals surfgedrag of unieke ID's op deze site verwerken. Als je geen toestemming geeft of uw toestemming intrekt, kan dit een nadelige invloed hebben op bepaalde functies en mogelijkheden.
      Functioneel Altijd actief
      De technische opslag of toegang is strikt noodzakelijk voor het legitieme doel het gebruik mogelijk te maken van een specifieke dienst waarom de abonnee of gebruiker uitdrukkelijk heeft gevraagd, of met als enig doel de uitvoering van de transmissie van een communicatie over een elektronisch communicatienetwerk.
      Voorkeuren
      De technische opslag of toegang is noodzakelijk voor het legitieme doel voorkeuren op te slaan die niet door de abonnee of gebruiker zijn aangevraagd.
      Statistieken
      De technische opslag of toegang die uitsluitend voor statistische doeleinden wordt gebruikt. De technische opslag of toegang die uitsluitend wordt gebruikt voor anonieme statistische doeleinden. Zonder dagvaarding, vrijwillige naleving door je Internet Service Provider, of aanvullende gegevens van een derde partij, kan informatie die alleen voor dit doel wordt opgeslagen of opgehaald gewoonlijk niet worden gebruikt om je te identificeren.
      Marketing
      De technische opslag of toegang is nodig om gebruikersprofielen op te stellen voor het verzenden van reclame, of om de gebruiker op een site of over verschillende sites te volgen voor soortgelijke marketingdoeleinden.
      • Beheer opties
      • Beheer diensten
      • Beheer {vendor_count} leveranciers
      • Lees meer over deze doeleinden
      Bekijk voorkeuren
      • {title}
      • {title}
      • {title}