The formation of H₂ in variable Herbig-Haro jets

 

A. C. Raga,¹ D. A. Williams,² A. J. Lim³

 

¹ Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM, Apdo. Postal 70-543, 04510 México, D. F., México (raga@nuclecu.unam.mx).

² Department of Physics and Astronomy, UCL, Gower St., London, WC1E 6BT, United Kingdom (daw@star.ucl.ac.uk).

³ Department of Applied Mathematics, University of Leeds, LS2 9JT, United Kingdom (ajl@ast.leeds.ac.uk).

 

Received 2004 November 15
Accepted 2005 January 31

 

RESUMEN

Las cadenas de nudos alineados que definen los haces de los chorros HH a veces son observadas tanto en líneas atómicas/iónicas como en líneas moleculares (de H₂). Modelamos estos objetos como chorros con una velocidad de expulsión dependiente del tiempo, la cual produce superficies de trabajo internas que viajan a lo largo del chorro. Si esta interpretación es correcta, entonces la presencia de nudos alineados de H₂ es un indicador de alta sensibilidad de las amplitudes de la variabilidad en la expulsión. Encontramos que para variabilidades con amplitudes de ~ 10 km s^-1, las superficies de trabajo internas tienen condiciones apropiadas para que se forme H₂ (mediante química de iones negativos y positivos en la fase gaseosa). Presentamos simulaciones axisimétricas hidrodinámicas+químicas que muestran que fracciones de H₂ de hasta ~ 1-10% pueden ser obtenidas, y que la emisión de H₂ 1-0 S(1) resultante puede ser substancialmente más alta que la emisión de Hα. De nuestro estudio, concluímos que la emisión de H₂ observada en las cadenas de nudos de algunos chorros HH podrían corresponder a moléculas formadas in situ dentro de superficies de trabajo internas que viajan a lo largo del chorro.

 

ABSTRACT

The chains of aligned knots that define the beams of HH jets are sometimes observed both in atomic/ionic as well as in molecular (H₂) emission lines. We model such objects as jets with an ejection velocity time-variability, which produces internal working surfaces that travel down the jet beam. If this interpretation is indeed correct, then the presence of aligned H₂ knots is a sensitive indicator of the amplitude of the ejection velocity variability. We find that for variabilities with an amplitude of ~ 10 km s^-1, the internal working surfaces have appropriate conditions for H₂ to be formed (via negative and positive ion gas phase chemistry). We present axisymmetric gasdynamic+chemical numerical simulations which show that H₂ fractions as high as ~ 1-10% can be obtained, and that the resulting H₂ 1-0 S(1) emission can be substantially larger than the Hα emission. From our study, we conclude that the H₂ emission observed in the chains of knots along some HH jets could correspond to molecules formed in situ within the internal working surfaces that travel down the jet flow.

Key Words: ISM: Herbing-Haro objects — ISM: Jets and outflows — ISM: Kinematics and dynamics.

 

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ACKNOWLEDGMENTS

AR acknowledges support from the CONACyT grants 36572-E, 41320-F and 43103-F and the DGAPA (UNAM) grants IN 112602 and IN 111803. AJL acknowledges support from PPARC for a postdoctoral research assistantship, and DAW is grateful to the Leverhulme Trust for a travel grant. AR acknowledges I. Diaz for his support with the computing facilities with which the numerical simulations were carried out. We thank an anonymous referee for relevant comments.

 

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