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Star formation in cluster environments at Mm and Submm wavelenghts

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Universitat de Barcelona. Departament d'Astronomia i Meteorologia

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[spa] En este trabajo se han observado 4 regiones de formación estelar en modo de cúmulo a longitudes de onda milimétricas y submilimétricas con alta resolución angular (2''-4'') y alta sensibilidad. Para llevar a cabo el proceso de selección de las regiones, se han observado 8 regiones con el radiointerferómetro Very Large Array y el radiotelescopio IRAM 30m. Para cada una de las 4 regiones seleccionadas, se ha estudiado la naturaleza de los objetos estelares jóvenes y la interacción entre ellos, con el objetivo de comprender mejor la formación  estelar en cúmulos. 
En la región HH211 no se ha encontrado evidencia de interacción entre las diferentes fuentes. Se ha estudiado con el interferómetro Submillimeter Array la formación de uno de los miembros más jóvenes, HH211mm,  en el continuo submilimétrico y en CO(3-2) y SiO(8-7). La emisión de CO y SiO muestra un chorro de gas molecular de alta velocidad muy colimado, mientras que la emisión  de continuo submilimétrico revela una fuente compacta en el centro de simetría del chorro y ligeramente alargada en la dirección  perpendicular al chorro, que traza el disco protoestelar. Además, se ha encontrado que un viento de ángulo ancho parece ser el mecanismo que impulsa el chorro altamente colimado de esta fuente. Por tanto, HH211mm constituye un claro ejemplo de una estrella formándose de modo aislado, aun dentro de un cumulo.
Para el caso de IRAS 00117+6412, observada con el interferómetro Plateau de Bure a 1 y 3 mm, en N2H+(1-0), CS(5-4) y CH3OH(5-4), se han detectado dos fuentes compactas en el milimétrico, sumergidas en una nube de gas denso trazada por N2H+, y que parecen estar asociadas a objetos estelares jóvenes en diferentes estados evolutivos. Justo en el borde este de la nube de gas denso se ha detectado una región de gas ionizado ultracompacta, por lo que IRAS 00117+6412 es un excelente candidato para estudiar la interacción  entre un frente de ionización  y una nube molecular con formación  estelar activa. 

La región IRAS 20343+4129 se ha observado con el Submillimeter Array a 1 mm y en CO(2-1), y se ha descubierto un flujo molecular bipolar alargado en la dirección  este-oeste que está impulsado por una fuente infrarroja clasificada como Clase I de masa intermedia. Se propone que otra de las fuentes infrarrojas está creando una cavidad y acumulando material ambiente en sus paredes, trazado por las fuentes milimétricas que se han detectado, que parecen estar asociadas a condensación es en un estado previo a la formación estelar. 

Finalmente, en la región IRAS 20293+3952, observada con el interferómetro Berkeley-Illinois-Maryland Array, se ha encontrado dos nubes de gas denso trazado por N2H+(1-0) y NH3(1,1) y NH3(2,2), y una gran variedad de objetos estelares jóvenes, la mayoría asociados a la zona norte de la nube principal. Los diferentes objetos estelares abarcan como mínimo un orden de magnitud en masa y se encuentran en estados evolutivos diferentes, indicando formación estelar continuada. 
Se ha derivado mapas de temperatura rotación al y densidad columnar de NH3 en las dos nubes, y se ha encontrado que la diferenciación química en la nube principal es importante, así como la interacción  entre las diferentes fuentes. 

Con estos nuevos datos y otros recogidos de la literatura, se ha compilado una tabla de 5 regiones que albergan protoestrellas de masa intermedia/alta observadas con sensibilidades mejores que 1 masa solar, y se ha encontrado que el número de fuentes milimétricas alrededor de la protoestrella de alta masa es menor que el número de fuentes infrarrojas. Dado que nuestras observaciones sugieren que la formación estelar en cúmulos es continuada, el menor número de fuentes milimétricas parece indicar que la escala de tiempo en que un objeto estelar joven es brillante en el milimétrico es menor que la escala de tiempo en que un objeto estelar joven es brillante en el infrarrojo. Además, se ha encontrado una escala espacial típica de 0.1-0.3 pc asociada a un estado evolutivo particular. Para acabar, la distribución espacial de los objetos estelares jóvenes en las regiones estudiadas no se puede explicar únicamente por la interacción entre los diferentes objetos, sino que además es necesario suponer diferentes condiciones iniciales en la nube molecular original. Aun así, las interacciones pueden inducir la formación estelar en algunos casos concretos.

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Tesis Doctorals - Departament - Astronomia i Meteorologia

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Star formation in cluster environments at Mm and Submm wavelenghts