English Title: The nature of cold sources from the 170 micron ISOPHOT Serendipity Survey

Preview

PDF, German Download (61MB) | Terms of use

Abstract

Mit Hilfe des europaeischen Infrarot-Weltraumobservatoriums ISO konnte erstmalig eine Himmelsdurchmusterung hoher raeumlicher Aufloesung im bisher unerforschten fernen Infrarotbereich zwischen 120 und 240 Mikrometern durchgefuehrt werden. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde dieser einzigartige Datensatz der ISOPHOT Zufallsdurchmusterung (ISOSS) fuer die systematische Suche nach galaktischen und extragalaktischen Himmelsobjekten verwendet, die mit Staubtemperaturen unter 20 K so kalt sind, dass sie mit bisherigen Verfahren nicht identifiziert werden konnten. Zur detaillierten Untersuchung dieser Objekte wurden umfangreiche bodengebundene Nachfolgebeobachtungen vom Optischen bis in den Radiobereich durchgefuehrt. Hohe Massen (M ~ 100 - 10^4 Msun) und niedrige Staubtemperaturen (T ~ 12-18 K) machen 35 kompakte galaktische Molekuelwolken zu ausgezeichneten Kandidaten massereicher Sternentstehungsgebiete in einem fruehen Entwicklungszustand. In dem neuentdeckten Sternentstehungsgebiet ISOSS J 20298+3559 wurde die Koexistenz unterschiedlicher Entwicklungsphasen von gravitativ gebundenen, praestellaren Wolkenkernen bis zu einem Herbig B2-Stern mit Akkretionsscheibe belegt. Submillimeter Nachfolgebeobachtungen von 40 kalten, leuchtkraftigen ISOSS- Galaxien zeigen, dass grosse Mengen an 20 K kaltem Staub in deren Sternentstehungsgebieten bisher unentdeckt geblieben sind. Ein aussergewoehnliches Objekt der Durchmusterung ist die gas- und staubreiche elliptische Riesengalaxie ISOSS J 15079+7247. Trotz des Fehlens jeglicher Anzeichen von Aktivitaet im Optischen konnte sie als Gegenstueck einer ultraleuchtkraeftigen Infrarot-Galaxie identifiziert werden. Das hat wichtige Implikationen fuer die Deutung der Klasse der Submillimeter-Galaxien, wie anhand der hellsten Submm-Quelle im Hubble Deep Field, HDF850.1, demonstriert wird.

Translation of abstract (English)

The European Infrared Space Observatory ISO performed for the first time a sky survey with high spatial resolution in the previously unexplored far infrared wavelength range between 120 and 240 micron. The unique data base of the ISOPHOT Serendipity Survey (ISOSS) was searched for galactic and extragalactic sources with dust temperatures below 20 K, which previous methods failed to identify. Extensive groundbased follow-up campaigns from optical to radio wavelengths were performed for detailed studies of the newly discovered objects. 35 compact galactic molecular clouds are good candidates for massive star forming regions in an early evolutionary stage due to their high masses (M ~ 100 - 10^4 Msun) and low dust temperatures (T ~ 12-18 K). A detailed study of the newly discovered object ISOSS J 20298+3559 reveals the coexistence of different stages of stellar evolution from gravitationally bound prestellar cloud cores to a Herbig B2 star with an accretion disc. Submillimeter follow-up observations of 40 cold and luminous ISOSS galaxies proved that large amounts of 20 K dust were previously not detected. A remarkable object of the survey is the gas and dust rich giant elliptical galaxy ISOSS J 15079+7247. Despite the non-detection of any optical signatures of activity, the elliptical could be identified as the counterpart of an ultraluminous infrared galaxy. This has important implications for the nature of submillimeter galaxies as demonstrated for the brightest submillimeter-source in the Hubble Deep Field, HDF 850.1.