Sailing with the winds of HL Tau: the JWST view
Auteurs : T. Nony, F. Bacciotti, C. Dougados, M. G. Navarro, B. Nisini, P. Kavanagh, A. Banzatti, V. Delabrosse, L. Podio, S. Cabrit, A. Caratti o Garatti, D. Coffey, T. P. Ray, F. Massi, D. Fedele, E. Whelan, A. Garufi, S. Antoniucci
Résumé scientifique
Studying protostellar ejections is crucial to understanding the formation of young stars and planetary systems. The Class I/II star HL Tau, with its ringed disk and prominent bipolar outflows, is a benchmark system for these studies. We provide a first overview of our Cycle 3 JWST program targeting HL Tau, focusing on the morphology and kinematics of the various wind components as well as on the water emission lines excited in the inner disk. Our observations cover the 1.66-28 $μ$m spectral range, combining NIRSpec and MIRI MRS mosaics to map the inner 10" of the red-shifted lobe of the outflow and the base of the blue-shifted lobe. In the red-shifted lobe we observe a stratified wind of three nested layers: a fast, highly collimated atomic jet structured in a chain of eight knots and with radial velocities of 160 km/s; a wide-angle H$_2$ wind with velocities of 45 km/s exhibiting complex arc-like substructures; and a warm gas shell, of radial velocity of 35 km/s, visible in low-excitation transitions of CO ($ν$=1-0). This CO shell appears co-spatial with the CO (J=2-1) emission detected by ALMA with velocities from 3 to 25 km/s. In the first 1" of the blue-shifted lobe we detect a similar stratification, but the jet is faster and less collimated. The observed stratification and kinematics of the flow may support a magnetically driven disk-wind scenario in which the distinct components originate in the disk at progressively larger distances from the star. However, while the external components observed in CO have the laminar and regular appearance predicted for such winds, the knots in the inner jet and the arcs in the wind could be the manifestation of a pulsed ejection mechanism. Additionally, in MIRI spectra taken at the star position we detect a forest of water lines dominated by cold-to-warm (< 500 K) gas. Their distribution suggests an extended reservoir of sublimated ices.
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Time-resolved protoplanetary disk physics in DQ Tau with JWSTÁ. Kóspál, P. Ábrahám, V. V. Akimkin et al. · 2025 · A&A 703, A20 (2025) · cité 2 fois · Résumé IA disponible
DQ Tau suit la réponse du disque aux variations d’accrétion avec des spectres JWST/MIRI, tandis que HL Tau révèle surtout la structure de ses vents et ses raies d’eau.
Résumé scientifique
Accretion variability is ubiquitous in YSOs. While large outbursts may strongly affect the disk, the effects of moderate bursts are less understood. We aim to study the physical response of the disk around the eccentric binary system DQ Tau to its periodic accretion changes. We organized a multi-wavelength campaign centered on four JWST/MIRI spectra. We targeted three periastrons (high accretion state) and one apastron (quiescence). We used optical and near-infrared spectroscopy and photometry to measure how the accretion luminosity varies. We decomposed the multi-epoch SEDs into stellar, accretion, and rim components. We fitted the solid-state features using various opacity curves and the m…
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PDRs4All III: JWST's NIR spectroscopic view of the Orion BarEls Peeters, Emilie Habart, Olivier Berne et al. · 2023 · A&A 685, A74 (2024) · cité 57 fois · Pas encore résumé
PDRs4All III cartographie les transitions entre gaz ionisé, atomique et moléculaire de la barre d’Orion par spectroscopie NIRSpec, contrairement aux vents de HL Tau.
Résumé scientifique
(Abridged) We investigate the impact of radiative feedback from massive stars on their natal cloud and focus on the transition from the HII region to the atomic PDR (crossing the ionisation front (IF)), and the subsequent transition to the molecular PDR (crossing the dissociation front (DF)). We use high-resolution near-IR integral field spectroscopic data from NIRSpec on JWST to observe the Orion Bar PDR as part of the PDRs4All JWST Early Release Science Program. The NIRSpec data reveal a forest of lines including, but not limited to, HeI, HI, and CI recombination lines, ionic lines, OI and NI fluorescence lines, Aromatic Infrared Bands (AIBs including aromatic CH, aliphatic CH, and their C…
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MINDS. The detection of $^{13}$CO$_{2}$ with JWST-MIRI indicates abundant CO$_{2}$ in a protoplanetary diskSierra L. Grant, Ewine F. van Dishoeck, Benoît Tabone et al. · 2022 · Solar and Stellar Astrophysics · cité 62 fois · Résumé IA disponible
L’étude de GW Lup exploite des spectres JWST-MIRI MRS pour caractériser les molécules du disque interne, comme HL Tau pour ses raies d’eau.
Résumé scientifique
We present JWST-MIRI MRS spectra of the protoplanetary disk around the low-mass T Tauri star GW Lup from the MIRI mid-INfrared Disk Survey (MINDS) GTO program. Emission from $^{12}$CO$_{2}$, $^{13}$CO$_{2}$, H$_{2}$O, HCN, and C$_{2}$H$_{2}$ is identified in this disk with $^{13}$CO$_{2}$ being detected for the first time in a protoplanetary disk. We characterize the chemical and physical conditions in the inner few au of the GW Lup disk using these molecules as probes. The spectral resolution of JWST-MIRI MRS paired with high signal-to-noise data is essential to identify these species and determine their column densities and temperatures. The $Q$-branches of these molecules, including those…
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Water vapor in the protoplanetary disk of DG TauL. Podio, I. Kamp, C. Codella et al. · 2013 · Solar and Stellar Astrophysics · cité 49 fois · Résumé IA disponible
L’étude de DG Tau détecte la vapeur d’eau dans un disque protoplanétaire, tandis que HL Tau révèle des raies d’eau attribuées à un réservoir de glaces sublimées.
Résumé scientifique
Water is key in the evolution of protoplanetary disks and the formation of comets and icy/water planets. While high excitation water lines originating in the hot inner disk have been detected in several T Tauri stars (TTSs), water vapor from the outer disk, where most of water ice reservoir is stored, was only reported in the closeby TTS TW Hya. We present spectrally resolved Herschel/HIFI observations of the young TTS DG Tau in the ortho- and para- water ground-state transitions at 557, 1113 GHz. The lines show a narrow double-peaked profile, consistent with an origin in the outer disk, and are ~19-26 times brighter than in TW Hya. In contrast, CO and [C II] lines are dominated by emission …
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JWST Imaging of Edge-on Protoplanetary Disks. V. Flux Ratio Reversal and Disk-edge Structure in the Flying SaucerJie Ma, Karl R. Stapelfeldt, Marion Villenave et al. · 2026 · Earth and Planetary Astrophysics · Résumé IA disponible
L’étude du Flying Saucer combine imagerie JWST et ALMA pour examiner la structure d’un disque, tandis que HL Tau cartographie ses écoulements et leur base.
En bref
Les images du Flying Saucer révèlent une inversion de luminosité compatible avec un disque interne désaligné, des liserés attribués à la diffusion et une croissance des poussières.
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Interpreting molecular hydrogen and atomic oxygen line emission of T Tauri disks with photoevaporative disk-wind modelsCh. Rab, M. Weber, T. Grassi et al. · 2022 · A&A 668, A154 (2022) · cité 8 fois · Résumé IA disponible
L’étude modélise des vents photoévaporatifs et leurs raies H₂ et [OI], tandis que HL Tau interprète ses composantes stratifiées comme possiblement issues d’un vent magnétique.
Résumé scientifique
Winds in protoplanetary disks play an important role in their evolution and dispersal. However, what physical process is driving the winds is still unclear (i.e. magnetically vs thermally driven), and can only be understood by directly confronting theoretical models with observational data. We use hydrodynamic photoevaporative disk-wind models and post-process them with a thermo-chemical model to produce synthetic observables for the o-H$_2$ at 2.12 micron and [OI] at 0.63 micron spectral lines and directly compare the results to a sample of observations. Our photoevaporative disk-wind model is consistent with the observed signatures of the blueshifted narrow low-velocity component (NLVC), w…
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Coordinated Space and Ground Monitoring of Accretion Bursts in a Protoplanetary Disk: MIRI and iSHELL observe the long-term modulation of gas within a small inner disk cavityJacob Hyden, Andrea Banzatti, Benjamin M. Tofflemire et al. · 2026 · Earth and Planetary Astrophysics · Résumé IA disponible
L’étude suit les raies de CO et d’eau avec MIRI et iSHELL au fil des sursauts d’accrétion, tandis que HL Tau analyse ses raies d’eau avec MIRI.
En bref
Sur 40 jours, les raies moléculaires chaudes de DQ Tau diminuent en luminosité et en largeur, signalant une émission qui se déplace vers l’extérieur dans la cavité interne.
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High angular resolution near-IR view of the Orion Bar revealed by Keck/NIRC2Emilie Habart, Romane Le Gal, Carlos Alvarez et al. · 2022 · A&A 673, A149 (2023) · cité 9 fois · Pas encore résumé
L’étude image les interfaces de gaz ionisé, atomique et moléculaire de la barre d’Orion avec Keck, un environnement distinct des vents de HL Tau.
Résumé scientifique
Nearby Photo-Dissociation Regions (PDRs), where the gas and dust are heated by the far UV-irradiation emitted from stars, are ideal templates to study the main stellar feedback processes. With this study we aim to probe the detailed structures at the interfaces between ionized, atomic, and molecular gas in the Orion Bar. This nearby prototypical strongly irradiated PDR will be among the first targets of the James Webb Space Telescope (JWST) within the framework of the PDRs4All Early Release Science program. We employed the sub-arcsec resolution accessible with Keck-II NIRC2 and its adaptive optics system to obtain the most detailed and complete images, ever performed, of the vibrationally ex…
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Mis à jour le 13 novembre 2026.