Formación y evolución de envolturas y discos circunestelares en estrellas de masa intermedia

View page as slide show

Formación y evolución de envolturas y discos circunestelares en estrellas de masa intermedia


Tomás Alonso Albi

Observatorio Astronómico Nacional

Directora: Asunción Fuente Juan


Introducción


La galaxia y nuestra situacion en ella

Donde se forman las estrellas: en nubes moleculares → globulos opacos → cumulos

Necesidad de usar radioastronomia

Nubes moleculares

Formación de estrellas de baja masa


Fases evolucion

Dificultades en los estudios en alta masa

Problemas observacionales y teóricos

  • Pocos objetos, lejanos, y en regiones complejas
  • Su rápida evolución reduce la muestra

  • Difícil lograr alta resolución y sensibilidad

La primera imagen es valida para T Tauri, no HAEBEs

Mencionar por qué es importante el estudio de IMs

*/

Objetivos

  • Propiedades físicas (perfil radial de temperatura y densidad) y químicas (deplección, deuteración) de envolturas en torno a protoestrellas de masa intermedia de clase 0.
  • Determinar si existen discos circunestelares en torno a estrellas de masa intermedia, y estudiar sus propiedades.

Radiotelescopio de 30m de IRAM en Pico Veleta

Interferómetro de Plateau de Bure (PdBI) de IRAM en Grenoble


El objetivo final es unir ambos extremos

Muestra de estrellas HBe y HAe

 

Fuente Tipo espectral Luminosidad (L) Temperatura efectiva (K) Distancia (pc) Mapas interferométricos en continuo y líneas
R Mon B0 5600 25000 800 1.3 y 2.6 mm (PdBI); 12CO 1-0, 2-1 y 13CO 1-0 (PdBI)
MWC 1080 B0 5600 25000 1000 1.3 y 2.6 mm (bolómetro 30m+PdBI)
MWC 137 B0 15000 26000 1300 1.3 y 2.6 mm (PdBI)
MWC 297 B1.5 10700 24000 250 1.3 y 2.6 mm (PdBI); 7 mm y 1.3 cm (VLA); 12CO 1-0, 2-1 (PdBI)
LkHα 215 B7.5 5300 22000 800 1.3 y 2.6 mm (PdBI)
Z CMa B8 9200 20000 930 1.3 y 2.6 mm (bolómetro 30m+PdBI); 7 mm, 1.3 cm, y 2.6 cm (VLA); 12CO 1-0, 2-1 (PdBI)
VV Ser A0 50 10000 260 1.3 y 2.6 mm (PdBI); 7 mm, 1.3 cm, 2.6 cm, 3.5 cm (VLA); 12CO 1-0, 2-1


Objetos de clase 0 seleccionados porque no habia detecciones de discos de ellos, problema de sensibilidad o de disipacion en Natta 2000.

Resultados de las observaciones de continuo

R Mon

MWC 1080

Modelo de disco de Dullemond (2001)

Implementación y resultados del modelo

Resultados de las observaciones de líneas

Observaciones en R Mon en las transiciones 1-0 y 2-1 de 12CO

Resultados del modelo para R Mon

Muestra de envolturas

 

Fuente Clase Luminosidad (L) Masa (M) Distancia (pc) Mapas en líneas moleculares (30m)
Serpens-FIRS 1 0 33 5 230 C17O 1-0, C18O 1-0, N2H+ 1-0, N2D+ 2-1
Cep E-mm 0 100 35 730 C17O 1-0, C18O 1-0, N2H+ 1-0, N2D+ 2-1
L1641 S3 MMS 1 0 67 - 500 N2H+ 1-0, N2D+ 2-1; Strips C17O 1-0, C18O 1-0
IC1396N 0 150 90 750 C17O 1-0, C18O 1-0, N2H+ 1-0, N2D+ 2-1
CB3 0 1000 120 2500 C17O 1-0, C18O 1-0, N2H+ 1-0, N2D+ 2-1
OMC2-FIR 4 0 1000 - 450 C17O 1-0, C18O 1-0, N2H+ 1-0, N2D+ 2-1
NGC 7129-FIRS 2 0 500 50 1250 C18O 1-0, N2H+ 1-0, N2D+ 3-2; Strip C17O 1-0
S140 I 10000 - 910 N2H+ 1-0, N2D+ 2-1
LkHα 234 I 500 - 1250 C18O 1-0, N2H+ 1-0, N2D+ 2-1

Resultados de observaciones y modelos


N2H+ pica al centro en fuentes a la derecha (clase 0). En Clase I no

Entre las de clase 0 no hay clara evolucion en base a parametros como deplecion o deuteracion

Hacia el centro tanto el modelo radiativo predice menor abundancia de CO (deplecion) → CH3OH

Falta de CO aparente en el interior de algunas envolturas.

Conclusiones del trabajo científico

Discos circunestelares

  • Modelización de la SED completa (UV a cm) de la emisión de continuo en estrellas HAe y HBe, incluyendo la envoltura y la emisión libre-libre. Esto permite estimar correctamente el índice espectral y la masa de los discos. El índice espectral es siempre inferior a 1, muy probablemente por el crecimiento de los granos de polvo, que debe ser más rápido que en las estrellas de baja masa.
  • Estudio estadístico de la frecuencia de aparición y las propiedades de discos en estrellas de masa intermedia. Se encuentra una importante dispersión en la masa de los discos en estrellas HBe en comparación con objetos de menor masa, debido a la fotoevaporación. Los tamaños también son menores. Los objetos más jóvenes muestran emisión en líneas moleculares.
  • Los estudios son difíciles por la rápida dispersión del disco, que acaba por ser indetectable. El intervalo de tiempo entre que estos objetos se hacen visible en la etapa pre-secuencia principal y el momento en que dispersan el disco es muy breve. A longitudes de onda cortas estos objetos muestran con frecuencia una importante variabilidad.
  • Modelización de la emisión del disco circunestelar en torno a R Mon en 12CO, con estimación dinámica de la masa de la estrella suponiendo rotación kepleriana. La observaciones en 13CO demostraron que el disco es de geometría plana.

Conclusiones del trabajo científico

Envolturas en objetos de clase 0

  • Estudio químico de las envolturas en objetos de clase 0 de masa intermedia, comparando la depleción y deuteración con objetos de baja masa con el objetivo de establecer el estado evolutivo a través de la química. Observaciones en C18O, C17O, N2H+, N2D+ con resolución de 15”, y modelizado usando perfiles de densidad y temperatura de Crimier et al. (2010).
  • Los objetos de clase 0 muestran el máximo de emisión de N2H+ en la dirección de la fuente, a diferencia de los objetos de clase I. Puede deberse a una erosión de la nube circundante o a un efecto químico. La correlación entre deuteración y depleción que se observa en objetos de baja masa (Crapsi 2005) no se mantiene, debido a la mayor complejidad de estos objetos y otros efectos como la radiación UV o los outflows.
  • Encontramos un abundancia de C18O un 90% inferior a la esperada por el modelo químico, debido a la fotodisociación del CO o a su conversión en CH3OH sobre los granos de polvo antes de ser liberados. La emisión de N2D+ es 10 veces superior a la observada. Una mayor temperatura o tasa de ionización por rayos X, más O atómico gaseoso, o una razón orto/para mayor contribuirían a reducir la emisión predicha por el modelo químico.
  • Las limitaciones en resolución impiden establecer una tendencia evolutiva clara en los objetos de clase 0 tomando como referencia deuteración y depleción. Los perfiles de densidad y temperatura tienen una precisión baja en la región interior por lo que las conclusiones sobre la falta de CO en el interior son inciertas. El uso de transiciones de bajo J tampoco es adecuado para el estudio de las regiones interiores más calientes.

Publicaciones

  • A Keplerian gaseous disk around the B0 star R Mon, A. Fuente, T. Alonso-Albi, R. Bachiller, A. Natta, L. Testi, R. Neri, P. Planesas, 2006. ApJ 649, L119.
  • New 13CO observations towards the Keplerian gaseous disk around R Mon, T. Alonso-Albi, A. Fuente, R. Bachiller, A. Natta, L. Testi, R. Neri, P. Planesas, 2007. arXiv:astro-ph/0702119.
  • Protostellar clusters in intermediate mass (IM) star forming regions, A. Fuente, C. Ceccarelli, R. Neri, T. Alonso-Albi, P. Caselli, D. Johnstone, E. F. van Dishoeck, F. Wyrowski, 2007. A&A 468, L37.
  • The Dusty Disk around VV Ser, T. Alonso-Albi, A. Fuente, R. Bachiller, R. Neri, P. Planesas, L. Testi, 2008. ApJ 680, 1289.
  • On the chemistry and distribution of HOC+ in M 82. More evidence for extensive PDRs, A. Fuente, S. García-Burillo, A. Usero, M. Gerin, R. Neri, A. Faure, J. Le Bourlot, M. González-García, J. R. Rizzo, T. Alonso-Albi, J. Tennyson, 2008, A&A 492, 675.
  • Dissecting an intermediate-mass protostar. Chemical differentiation in IC 1396 N, A. Fuente, A. Castro-Carrizo, T. Alonso-Albi, M. T. Beltrán, R. Neri, C. Ceccarelli, B. Lefloch, C. Codella, P. Caselli, 2009, A&A 507, 1475.
  • Circumstellar disks around Herbig Be stars, T. Alonso Albi, A. Fuente, R. Bachiller, R. Neri, P. Planesas, L. Testi, O. Berné, C. Joblin, 2009. A&A 497, 117.
  • Chemical study of intermediate-mass (IM) Class 0 protostars. CO depletion and N2H+ deuteration, T. Alonso-Albi, A. Fuente, N. Crimier, P. Caselli, C. Ceccarelli, D. Johnstone, P. Planesas, J. R. Rizzo, F. Wyrowski, M. Tafalla, B. Lefloch, S. Maret, C. Dominik, 2010. arXiv:1004.2822.
  • Physical structure of the envelopes of intermediate-mass protostars, N. Crimier, C. Ceccarelli, T. Alonso-Albi, A. Fuente, P. Caselli, D. Johnstone, C. Kahane, B. Lefloch, S. Maret, R. Plume, J. R. Rizzo, M. Tafalla, E. van Dishoeck, F. Wyrowski. arXiv:1005.0947.

Metas futuras

A nivel científico

  • Propiedades de los discos en torno a estrellas de tipo HAe.
  • Observar detalladamente el disco de MWC 297.
  • Estudiar la evolución de la razón gas/polvo en discos.
  • Estudios de la química de discos (30m, Herschel). Detecciones de HCO+ y CN en R Mon y AB Aur.
  • Utilizar el PdBI para estudiar envolturas en objetos de clase 0.

A nivel metodológico

  • Desarrollar un modelo de Montecarlo para reproducir con más realismo los procesos físicos en discos circunestelares.
  • Introducir la química en el modelo de transferencia radiativa.
  • Continuar desarrollando la librería con el propósito de dar apoyo y utilizarla en el desarrollo de otros proyectos.

Conclusiones del trabajo metodológico

  • Desarrollo de una librería con aplicaciones en astronomía y astrofísica. Extensa documentación y un código muy cuidado.
  • Modelos con una interfaz visual elaborada. Uso sencillo, multiplataforma, instalación/actualización automática.

Otros trabajos

  • Modelo de puntería para el radiotelescopio de 40m de Yebes (IT-OAN 2010-3&4, con P. de Vicente).
  • Corrección de las efemérides en el programa de control del astrógrafo (IT-OAN 2008-6).

  • Imágenes más modernas para el Anuario Astronómico del OAM.
  • Servidor de efemérides para el IGN. http://www.ign.es/.(IT-OAN 2010-13).

- Mostrar la página principal del servidor de efemerides y el applet de simulación del firmamento.

 
tesis.txt · created: 2010/10/29 10:31 (Last modified 2010/12/12 18:47) by Tomás Alonso Albi
 
Recent changes RSS feed Creative Commons License Donate Powered by PHP Valid XHTML 1.0 Valid CSS Driven by DokuWiki