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Early Stages of Massive Star Formation at High Spatial Resolution

Puga Antolin, Elena

German Title: Fruehe Stadien der Massiven Sternentstehung bei hoher räumlicher Auflösung

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Abstract

Massive star formation takes place under harsh observational conditions; as time passes, the already formed stars produce an ionised region and dissipate the surrounding molecular cloud, becoming accessible in the NIR. For this reason one of the earliest phases to observationally study massive stars is the UCHII-region phase. This thesis investigates the ionising stars and kinematics of UCHII regions at high spatial and spectral resolution. NIR-polarimetric maps of the reflection nebula that are generally found around these objects are used to rule out the presence of deeply embedded companions of a Young Stellar Object (S106) and to identify multiplicity in the main illuminating sources (also candidates to be the ionising sources) inside G77.96-0.01. This last result could also explain the relationship between some UCHIIs and their detected extended halos. An extensive analysis of a complex UCHII (G61.48+0.09) shows the problem of completeness of the detected stellar content in the NIR, and thanks to a K-band polarimetric map, the internal ionisation model for the smaller component is predicted and the corresponding stellar counterpart is detected at 3.5 (mu)m. The spectral energy distribution and the presence of Br(gamma) emission in the stellar spectra translates into the possible presence of a supergiant as part of the population inside this UCHII. The confirmation of the existence of evolved stars in these objects is an evidence of longer lifetimes than expected by the simple expansion of the Strömgren sphere. Finally the study of the kinematical structure of G5.89-0.39, the paradigm of shell-type UCHII and most massive outflow of the Galaxy, reveals that the confirmed shocked molecular hydrogen emission is compatible with a north-south orientation of the outflow, whereas the ionised material seems to trace a secondary outflow structure and therefore a possible secondary star inside G5.89-0.39. The short dynamical age derived for this object (<10^3 yr) confirms that the source/sources driving this outflow must also be in an early evolutionary stage.

Translation of abstract (German)

Die Entstehung massereicher Sterne findet unter für die Beobachtung ungünstigen Bedingungen statt. In etwas fortgeschrittenem Alter erzeugen die bereits entstandenen Sterne ein ionisiertes Gebiet und diszipieren die umgebende Molekülwolke. Diese Phase, in der ultrakompakte HII-Gebiete (UKHG) ausgebildet werden, ist somit eine der frühsten um massereiche Sterne zu beobachten. Diese Arbeit untersucht die ionisierenden Sterne sowie die Kinematik von ultrakompakten HII-Gebieten mit hoher spektraler und räumlicher Auflösung. NIR-Polarisationskarten der diese Objekte generell umgebenden Reflektionsnebel werden genutzt, um sowohl die Existenz tief eingebetteter Begleiter auszuschließen (S106), als auch um die Multiplizität der Hauptbeleuchtungsquellen (welche auch Kandidaten für die Hauptionisationsquellen sind) in G77.96-0.01 zu identifizieren. Dieses letzgenannte Ergebnis kann auch die Beziehung zwischen einigen UKHG und deren ausgedehnten Halos erklären. Die umfassende Analyse eines komplexen UKHG (G61.48+0.09) zeigt das Problem der Vollständigkeit der im NIR identifizierten enthaltenen Sterne. Dank der polarimetrischen K-Band-Karte konnte das Modell interner Ionisation für die kleinere der beiden Komponenten vorhergesagt werden. Diese Vorhersage bestätigte sich durch die Entdeckung eines stellaren Objektes in einer 3.5 (mu)m-Aufnahme. Die spektrale Energieverteilung und das Vorhandensein von Br(gamma)-Emission in den stellaren Spektren deutet auf die Existenz eines Überriesen als Teil der Population dieses UKHGs hin. Die Bestätigung des Vorhandenseins entwickelter Sterne in derartigen Objekten ist ein Beweis, daß die Lebensdauern der UKHGs länger sind als bisher angenommen. Letztendlich zeigt die Studie der kinematischen Struktur von G5.89-0.39, des Paradebeispiels für ein schalenförmiges UKHG und die Quelle der massereichsten Ausströmung in der Galaxis, daß die stoßangeregte Emission molekularen Wasserstoffs mit einer Nord-Süd-Orientierung der Ausströmung vereinbar ist. Dagegen zeigt das ionisierte Material anscheinend eine sekundäre Ausströmung und damit möglicherweise eine zweite stellare Quelle in G5.89-0.39. Das sehr kleine dynamische Alter, welches für dieses Objekt errechnet wurde (<10^3 a) bestätigt, daß sich auch die die Ausströmung antreibende(n) Quelle(n) in einem sehr frühen Entwicklungsstadium befinden müssen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Mundt, Prof. Dr Reinhard
Date of thesis defense: 20. October 2004
Date Deposited: 05. Jul 2005 08:39
Date: 2004
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Astronomy
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Sternentstehung
Uncontrolled Keywords: High-mass Star Formation , Adaptive Optics
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