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Estructura espacial y cinemática de la componente estelar joven en el entorno solar

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Universitat de Barcelona. Departament d'Astronomia i Meteorologia

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[spa] En este trabajo se ha realizado un estudio de la estructura espacial y cinemática de la componente estelar joven de la Galaxia en el entorno solar en tres escalas diferentes, que han permitido estudiar la estructura espiral galáctica, el Cinturón de Gould y la componente estelar joven en el entorno solar más cercano.

Se han construido tres muestras de estrellas con datos procedentes del catálogo Hipparcos. La primera de ellas está formada por estrellas de los tipos espectrales O y B, y contiene información astrométrica, fotométrica, velocidades radiales y diversos parámetros físicos de las estrellas, incluyendo la edad. La segunda muestra contiene todas las estrellas variables cefeidas del catálogo Hipparcos, con información astrométrica, distancias calculadas a partir de dos calibraciones periodo-luminosidad y velocidades radiales. Finalmente, se ha recopilado toda la información existente hasta la fecha en la bibliografía referente a las asociaciones locales jóvenes que han sido descubiertas en el entorno solar más cercano durante los últimos años.

A partir de las muestras de estrellas que se han construido se ha estudiado, en primer lugar, la estructura espiral de la Galaxia. Los resultados más destacados en este apartado son que el Sol se encuentra situado en la parte externa del brazo espiral más cercano y fuera del círculo de corrotación. Ambos resultados pueden tener una gran importancia en la historia de la formación estelar reciente en el entorno solar. También se ha obtenido un valor negativo (y significativo) para la divergencia del campo de velocidades (término K). Los resultados obtenidos han sido validados a través de unas simulaciones, que han permitido obtener una estimación externa de los errores y una evaluación de los sesgos que afectan a los diferentes parámetros obtenidos.

A una escala a 1 kpc de distancia heliocéntrica, la estructura dominante en el entorno solar es el denominado Cinturón de Gould, que contiene la mayor parte de las estrellas jóvenes y nubes de polvo y gas de esta región. En nuestro trabajo hemos obtenido los parámetros de orientación del Cinturón y se ha estudiado su peculiar cinemática, tras la realización de unas simulaciones con los mismos objetivos que las mencionadas anteriormente. Se ha obtenido que las estrellas del complejo de Scorpio-Centaurus (Sco-Cen) presentan una cinemática que no se ajusta a la prevista por los diversos modelos que intentan explicar la evolución cinemática del Cinturón. También se ha obtenido que el movimiento de expansión de esta estructura no parece ser un efecto global, ya que se restringe a los primeros ~250 pc de distancia heliocéntrica.

Finalmente, el estudio de la integración de las órbitas hacia atrás en el tiempo de las asociaciones locales jóvenes y de los miembros del complejo de Sco-Cen nos ha permitido inferir que las primeras no se formaron en el interior de este complejo, sino en pequeñas nubes moleculares situadas en sus alrededores, y que previamente habían sido expulsadas. Por otro lado, se ha visto que alguna supernova de estas asociaciones locales jóvenes fue probablemente la responsable del recalentamiento de la Burbuja Local hace unos pocos millones de años. Finalmente, teniendo en cuenta los resultados obtenidos en diversos apartados de este trabajo, se ha propuesto un escenario para la formación estelar reciente en el entorno solar a partir del impacto de una gran nube molecular con el brazo espiral interno, que dio lugar, en diferentes fases, al complejo de Sco-Cen y a las asociaciones locales jóvenes.

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[eng] Title: "On the spatial and kinematic structure of the young stellar component in the solar neighbourhood" 

Text: The spatial and kinematic structure of the young stellar component in the solar neighbourhood has been analysed on three different scales, which have allowed the study of the galactic spiral structure, the Gould Belt, and the young stellar component in the solar neighbourhood.Three stellar samples have been constructed with data coming from the Hipparcos catalogue. The first one is composed of O- and B-type stars, and contains not only the astrometric data from Hipparcos but also other relevant astrophysical data. The second sample contains all the Hipparcos Cepheid stars with astrometry, distances and radial velocities. Finally, the third sample compiles all the information published in the literature on the young local associations that have been discovered in the solar neighbourhood over the last years.

From these stellar samples we have studied, firstly, the galactic spiral structure. The most important results in this section are the location of the Sun at the external side of the nearest spiral arm and outside the corotation circle. We have also obtained a negative (and significant) value for the divergence of the velocity field (K term). Our results have been checked through a set of simulations that have made possible an external estimation of the errors and an evaluation of the biases affecting the obtained parameters. 

The most important structure present in the solar neighbourhood at a 1-kpc scale is the so-called Gould Belt. We have derived the orientation parameters of the Gould Belt and studied its peculiar kinematics, after carrying out a set of simulations. We have found that the stars belonging to the Scorpio-Centaurus (Sco-Cen) complex present a kinematic behaviour that is not well explained in the frame of the several models proposed for the kinematic evolution of the Belt. We have also found that the expansion motion of this structure does not seem to be a large-scale effect, since it is only observed in the first ~250 pc from the Sun.

The integration of the orbits back in time for the young local associations and the members of the Sco-Cen complex has led to the conclusion that the former were not born inside this complex, but in previously-ejected small molecular clouds. Also, we presume that some supernovae from these associations could be responsible for the heating of the Local Bubble a few million years ago. Finally, the scenario for the recent star formation in the solar neighbourhood proposed is the impact of a large molecular cloud with the internal spiral arm, which produced, on different phases, the birth of the Sco-Cen complex and the young local associations.

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Tesis Doctorals - Departament - Astronomia i Meteorologia

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Estructura espacial y cinemática de la componente estelar joven en el entorno solar